KR20100031579A - 부동하는 합성 영상이 있는 시팅 - Google Patents

Abstract

시팅 면에 대해 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 마이크로렌즈 시팅을 형성하기 위한 기법을 기술한다. 한 예로서, 본 방법은 마이크로렌즈의 표면이 있는 시팅 내에 하나 이상의 영상을 형성하는 단계를 포함하고, 영상 중 적어도 하나는 부분적으로 완전한 영상이고, 각각의 영상은 마이크로렌즈 중 상이한 마이크로렌즈와 연관이 있고, 마이크로렌즈는 광을 시팅 내의 위치로 투과시키는 굴절면을 구비하여 시팅 내에 형성된 영상으로부터 복수의 합성 영상을 생성하고, 각각의 합성 영상은 시팅 면에 관하여 부동하는 것처럼 보이고, 하나 이상의 영상을 형성하는 단계는 각각의 합성 영상이 상이한 시야각 범위와 연관이 있도록 하나 이상의 영상을 형성하는 단계를 포함한다.

시팅, 부동, 합성 영상, 마이크로렌즈, 시야각

Description

부동하는 합성 영상이 있는 시팅{SHEETING WITH COMPOSITE IMAGE THAT FLOATS}

본 발명은, 관찰자가 시팅에 대해 공중에 떠 있는 것으로 지각하는 하나 이상의 합성 영상을 제공하고, 합성 영상의 시점이 시야각에 따라 변하는 시팅에 관한 것이다.

그래픽 영상 또는 다른 마크가 있는 시팅 재료는 특히 물품 또는 문서를 인증하기 위한 라벨로서 폭넓게 사용되어 왔다. 예를 들어, 미국특허번호 3,154,872; 3,801,183; 4,082,426; 및 4,099,838에 기술되어 있는 시팅은 자동차 번호판용 인증 스티커로서, 그리고 운전면허증, 정부 문서, 테이프 카세트, 게임 카드, 음료 용기 등을 위한 보안 필름으로서 사용되어 왔다. 다른 용도로는 경찰차, 소방차 또는 다른 응급차에 대한 식별 목적용 그래픽 응용, 광고와 판촉 디스플레이, 및 브랜드 강화를 제공하는 특유한 라벨이 있다.

영상화 시팅의 또 다른 형태가 미국특허번호 4,200,875(갈라노스(Galanos))에 개시되어 있다. 갈라노스는 특히 마스크 또는 패턴을 통한 시팅의 레이저 조사로 영상이 형성되는 "노출된-렌즈 타입의 고-이득 역반사 시팅"의 용도를 개시한다. 이 시팅은, 바인더층에 부분적으로 매립되고, 바인더층 위로 부분적으로 노출 되는 복수의 투명 유리 미소구체를 포함하는데, 금속 반사층이 복수의 미소구체 각각의 매립된 표면상에 코팅되어 있다. 바인더층은 카본 블랙을 포함하는데, 이는 영상화 동안 시팅상에 부딪히는 임의의 미광(stray light)을 최소화하는 것으로 알려진다. 레이저빔의 에너지는 바인더층에 매립된 마이크로렌즈의 포커싱 효과에 의해 더욱 집중된다.

갈라노스의 역반사 시팅에 형성된 영상은 레이저 조사가 시팅을 지향하는 동일한 각도에서 시팅을 보는 경우 또는 그 경우에만 볼 수 있다. 이는, 다른 말로 영상은 매우 제한된 관찰 각도에서만 볼 수 있음을 의미한다. 이러한 이유 및 다른 이유로 인해 이러한 시팅의 특정 특성을 개선할 필요가 있다.

1908년 초, 가브리엘 리프만(Gabriel Lippman)은 하나 이상의 감광층을 갖는 렌티큘러 매체에서 신(scene)의 3차원 실상을 제공하기 위한 방법을 발명하였다. 적분 사진술로 알려진 그 공정은 또한 문헌[De Montebello, "Processing and Display of Three-Dimensional Data Ⅱ" in Proceedings of SPIE, San Diego, 1984]에 기술되어 있다. 리프만의 방법에서는 사진 건판이 렌즈(또는 "렌즈렛")의 어레이를 통해 노광되어, 어레이의 각 렌즈렛은 그 렌즈렛이 차지한 시트 지점의 시점으로부터 보이는 것처럼 재생되는 신의 소형 영상을 사진 건판상의 감광층에 전달한다. 사진 건판을 현상한 후, 렌즈렛 어레이를 통해 건판상의 합성 영상을 보는 관찰자는 사진 촬영된 신의 3차원 표현을 본다. 영상은 사용한 감광 재료에 따라 흑백 또는 컬러일 수도 있다.

건판의 노광 동안 렌즈렛이 형성한 영상은 각 소형 영상의 단일 반전만을 겪 기 때문에, 생성되는 3차원 표현은 슈도스코픽(pseudoscopic)이다. 즉, 영상의 인지 깊이가 반전되어 대상은 "뒤집힌(inside out)" 것처럼 보인다. 이는 중요한 단점인데, 영상을 수정하기 위해서 두 번의 광학 반전을 이룰 필요가 있기 때문이다. 이러한 방법은 복잡한데, 단일 카메라 또는 복수의 카메라 혹은 멀티-렌즈 카메라로 여러 번 노출하여 동일한 대상의 복수의 시야를 기록하고, 단일 3차원 영상을 제공하도록 복수의 영상을 매우 정확하게 등록하는 것을 필요로 한다. 또한, 통상적인 카메라에 의존하는 임의의 방법은 카메라 앞에 실제 대상이 존재할 필요가 있다. 이는, 가상 대상(가상적으로 존재하지만 사실상 존재하지 않는 대상을 의미함)의 3차원 영상을 생성하기에는 부적합하다. 적분 사진술의 또 다른 단점은 합성 영상은 관측 측으로부터 조사해야만 관측될 수 있는 실상을 형성한다는 점이다.

<발명의 개요>

본 발명은 시팅 위 또는 아래에 떠 있는 것처럼 보이는 하나 이상의 합성 영상이 있는 마이크로렌즈 시팅을 제공한다. 이러한 떠 있는 합성 영상은 편의상 부동 영상으로서 간주하고, 시팅 위 또는 아래에 (2차원 영상 또는 3차원 영상으로서) 위치하는 것처럼 보이거나, 또는 시팅 위, 시팅 면 및 시팅 아래에서 보이는 3차원 영상처럼 보일 수 있다. 부동 영상은 하나의 높이 또는 깊이로부터 또 다른 높이 또는 깊이로 연속적으로 전이하는 것처럼 보일 수도 있다. 부동 영상은 흑백 또는 컬러일 수 있고, 관찰자와 함께 움직이는 것처럼 보일 수 있다. 부동 영상은 관측자가 육안으로 관찰할 수 있다. "부동 영상"이란 용어는 "가상 영상"이란 용어와 동일한 의미로 사용할 수도 있다.

부동 영상은, 예컨대 광학 트레인을 통해 방사선원으로 시팅을 조사함으로써 시팅 내에 형성할 수도 있다. 마이크로렌즈 시팅상에 부딪히는 입사광의 에너지는 개별 마이크로렌즈가 시팅 내 영역으로 포커싱한다. 이 포커싱된 에너지는 층을 변경시켜 광선과 마이크로렌즈 간의 상호작용에 따른 복수의 개별 영상, 크기, 형태 및 외양을 제공한다. 예를 들어, 광선은 시팅 내 각각의 마이크로렌즈와 연관이 있는 개별 영상을 형성할 수도 있다. 마이크로렌즈는 광을 시팅 내의 위치로 투과시키는 굴절면을 구비하여 개별 영상으로부터 하나 이상의 합성 영상을 제공한다.

마이크로렌즈 시팅의 부동 영상은 마이크로렌즈 시팅 내에 형성된 영상에 의해 제시되는 (즉, 이로부터 관측되는) 복수의 합성 영상을 포함할 수도 있다. 합성 영상 각각은 상이한 시야각 범위와 연관이 있을 수 있어, 합성 영상은 시팅의 상이한 시야각으로부터 관측될 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 시팅 내에 형성된 영상에 의해 상이한 합성 영상이 제시될 수도 있고, 이러한 상이한 합성 영상은 상이한 시야각 범위를 가질 수도 있다. 이 예에서, 시팅에 대해 상이한 시야각에 위치한 2명의 관찰자는 시팅으로부터 상이한 합성 영상을 볼 수도 있다. 또 다른 실시양태에서, 동일한 합성 영상이 복수의 시야각 범위에 걸쳐 형성될 수도 있다. 몇몇의 경우, 시야각 범위는 더 큰 연속 시야각 범위를 제공하도록 중첩될 수도 있다. 그 결과, 합성 영상은 다른 방식으로 가능한 시야각 범위보다 훨씬 큰 시야각 범위로부터 볼 수도 있다.

상술한 바와 같은 합성 영상이 있는 본 발명에 따른 시팅은 보안 문서, 여 권, 식별 카드, 금융 거래 카드(예컨대, 신용 카드), 번호판 또는 다른 물품에서의 보안 위조방지 영상과 같은 다양한 응용에 사용할 수도 있다. 이러한 시팅은 자동차 용품과 같은 상업적인 응용에 사용할 수도 있다.

한 실시양태에서, 본 방법은 마이크로렌즈의 표면이 있는 시팅을 에너지빔으로 조사하여 시팅 내에 복수의 영상을 형성하는 단계를 포함하고, 에너지빔의 중심은 시팅의 표면 법선으로부터 오프셋되고, 시팅 내에 형성된 영상 중 적어도 하나는 부분적으로 완전한 영상이고, 영상은 시팅의 상이한 마이크로렌즈와 연관이 있고, 마이크로렌즈는 광을 시팅 내의 위치로 투과시키는 굴절면을 구비하여 시팅 내에 형성된 영상으로부터 시팅의 표면에 대해 부동하는 것처럼 보이는 하나 이상의 합성 영상을 생성한다.

다른 실시양태에서, 시팅은 복수의 영상을 시팅 내에 형성하는 마이크로렌즈의 표면이 있는 재료층을 포함하고, 시팅 내에 형성된 영상 중 적어도 하나는 부분적으로 완전 영상이고, 영상은 시팅의 상이한 마이크로렌즈와 연관이 있고, 마이크로렌즈는 광을 시팅 내의 위치로 투과시키는 굴절면을 구비하여 시팅 내에 형성된 영상으로부터 시팅의 표면에 대해 부동하는 것처럼 보이는 하나 이상의 합성 영상을 생성한다.

또 다른 실시양태에서, 시스템은 기판을 영상화하기 위한 광학 어셈블리를 장착한 6축 로봇 팔로서, 6의 자유도 내에서 운동을 제공하는 6축 로봇 팔; 및 6축 로봇 팔을 제어하여 방사선원을 광학 어셈블리를 통해 기판에 대해 위치시키기 위한 컨트롤러를 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 시스템은 기판을 영상화하기 위한 에너지빔을 생성하도록 방사선원을 제어하는 갈바노미터로 제어되는 복수의 미러를 포함하는 갈바노미터 스캐너; 에너지빔을 포커싱하기 위한 대물렌즈가 있는 광학 트레인; 및 갈바노미터를 제어하여 광학 트레인에 대해 에너지빔을 위치시키기 위한 컨트롤러를 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 합성 영상을 제공하도록 시팅을 영상화하기 위한 광학 어셈블리는 레이저빔을 전달하기 위한 광섬유 케이블; 및 복수의 상이한 각도에서 레이저빔을 단일 위치에 위치하는 복수의 초점으로 향하게 하는 복수의 광학 대물렌즈를 포함한다.

본 발명의 하나 이상의 실시양태에 대해서는 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 상세한 설명, 도면 및 청구범위로부터 명백해진다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 기술한다.

도 1은 "노출된 렌즈" 마이크로렌즈 시팅의 확대된 횡단면도이다.

도 2는 "매립된 렌즈" 마이크로렌즈 시팅의 확대된 횡단면도이다.

도 3은 평철 베이스 시트를 포함하는 마이크로렌즈 시팅의 확대된 횡단면도이다.

도 4는 미소구체로 구성된 마이크로렌즈 시팅상에 부딪히는 발산 에너지의 그래픽 표현이다.

도 5는 개별 미소구체에 인접한 재료층에 기록된 샘플 영상을 표현하는 마이크로렌즈 시팅 부분의 평면도이고, 기록된 영상은 합성 영상의 완전 복제부터 부분 복제까지 범위임을 보여준다.

도 6은 본 발명에 따라 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 제공하도록 영상화되어 있는 알루미늄 필름으로 제조된 방사선 감응재층을 구비한 마이크로렌즈 시팅의 광학 현미경 사진이다.

도 7은 본 발명에 따라 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 제공하도록 영상화되어 있는 알루미늄 필름으로 제조된 방사선 감응재층을 구비한 마이크로렌즈 시팅의 광학 현미경 사진이다.

도 8은 마이크로렌즈 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 형성하는 기하학적 광학 도면이다.

도 9는 반사광에서 시팅을 보는 경우 본 발명에 따른 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 시팅의 개략적인 도면이다.

도 10은 투과광에서 시팅을 보는 경우 본 발명에 따른 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 시팅의 개략적인 도면이다.

도 11은 관측 시 마이크로렌즈 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 형성하는 기하학적 광학 도면이다.

도 12는 반사광에서 시팅을 보는 경우 본 발명에 따른 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 시팅의 개략적인 도면이다.

도 13은 투과광에서 시팅을 보는 경우 본 발명에 따른 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 시팅의 개략적인 도면이다.

도 14는 본 발명의 합성 영상을 형성하는 데 사용하는 발산 에너지를 생성하기 위한 광학 트레인의 도면이다.

도 15는 본 발명의 합성 영상을 형성하는 데 사용하는 발산 에너지를 생성하기 위한 제2 광학 트레인의 도면이다.

도 16은 본 발명의 합성 영상을 형성하는 데 사용하는 발산 에너지를 생성하기 위한 제3 광학 트레인의 도면이다.

도 17a 및 17b는 부동 영상을 시팅에 기록하기 위한 예시적인 광학 트레인을 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 18은 기록용 레이저빔을 기판에 포커싱하는 광학 어셈블리를 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 19는 광학 시스템의 일부분을 구성할 수도 있는 광학 소자의 배열을 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 20은 부동 영상을 기록하기 위하여 예시적인 6축 로봇 팔을 사용하도록 구성한 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 21a는 세 개의 레이저빔을 각각 포커싱하는 세 개의 대물렌즈를 포함하는 예시적인 대물렌즈 어셈블리의 측부를 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 21b는 도 21a의 대물렌즈 어셈블리의 세 개의 렌즈 개구의 상부를 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 22a 내지 22c는 본 명세서에 기술한 기법에 따라 기록한 부동 영상의 예 시적인 시야각 원뿔을 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 23은 입사빔을 채널로 분할하기 위한 빔 분할기를 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 24는 입사빔을 복수의 빔으로 회절시키는 광학 격자를 포함하는 예시적인 빔 분할 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 25는 레이저빔을 개별 광섬유 케이블에 포커싱되는 다중 빔으로 분할하기 위한 예시적인 빔 분할 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 26은 한 쌍의 갈바노미터 미러를 사용하여 입사 레이저빔을 다중 채널용 다중 빔으로 분할하는 예시적인 빔 분할 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다.

도 27은 입사 레이저빔을 다중 채널로 분할하는 음향 광학(AO) 변조기를 사용하는 예시적인 빔 분할 시스템을 예시하는 블록 다이어그램이다.

본 발명의 마이크로렌즈 시팅은, 다수의 마이크로렌즈와 연관이 있는 개별 영상에 의해 제공되고, 시팅 위, 시팅 면, 및/또는 시팅 아래에 떠 있거나 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 제공한다.

본 발명을 완전하게 기술하기 위하여, 이하의 파트 Ⅰ에서 마이크로렌즈 시팅을 기술하고, 파트 Ⅱ에서 그와 같은 시팅의 재료층(바람직하게는 방사선 감응재층)을 기술하고, 파트 Ⅲ에서 방사선원을 기술하고, 파트 Ⅳ에서 영상화 공정을 기술한다. 또한, 몇몇 실시예를 제공하여 본 발명의 다양한 실시양태를 설명한다.

Ⅰ. 마이크로렌즈 시팅

본 발명의 영상이 형성될 수 있는 마이크로렌즈 시팅은 하나 이상의 마이크로렌즈 이산층과 마이크로렌즈층(들)의 한 면에 인접하게 배치된 재료층(바람직하게는 후술하는 바와 같은 방사선 감응재층 또는 코팅층)을 포함한다. 예를 들어, 도 1은 통상적으로 중합체 물질인 바인더층(14)에 부분적으로 매립되는 투명 미소구체(12)의 단일층을 포함하는 "노출된 렌즈" 타입의 마이크로렌즈 시팅(10)을 도시한다. 미소구체는 재료층을 영상화하는 데 사용하는 방사선 파장뿐만 아니라 합성 영상을 보는 광의 파장 둘 다에 투과성이다. 재료층(16)은 각 미소구체의 후면에 배치되고, 예시적인 실시양태에서는 통상적으로 미소구체(12) 각각의 표면 일부분에만 접촉한다. 이 타입의 시팅은 미국특허번호 2,326,634에 더욱 상세하게 기술되어 있고, 표기 스카치라이트(Scotchlite) 8910 시리즈 반사성 직물로 3M에서 현재 입수가능하다.

도 2는 마이크로렌즈 시팅의 또 다른 적당한 타입을 도시한다. 이 마이크로렌즈 시팅(20)은 통상적으로 중합체 물질인 투명한 보호 오버코트(24)에 미소구체 렌즈(22)가 매립되어 있는 "매립된 렌즈" 타입의 시팅이다. 재료층(26)은 미소구체 뒤의 통상적으로 중합체 물질인 투명한 스페이서층(28)의 뒤에 배치한다. 이 타입의 시팅은 미국특허번호 3,801,183에 상세하게 기술되어 있고, 표기 스카치라이트 3290 시리즈 엔지니어 등급 역반사 시팅으로 3M에서 현재 입수가능하다. 또 다른 적당한 타입의 마이크로렌즈 시팅은 캡슐화된 렌즈 시팅으로서 칭하는데, 그 예는 미국특허번호 5,064,272에 기술되어 있고, 표기 스카치라이트 3870 시리즈 고 강도 등급 역반사 시팅으로 3M에서 현재 입수가능하다.

도 3은 또 다른 적당한 타입의 마이크로렌즈 시팅을 도시한다. 이 시팅은 제1 및 제2 넓은 면이 있는 투명한 평철 또는 비구면 베이스 시트(30)를 포함하는데, 제2 면(32)은 실질적으로 평면이고, 제1 면은 실질적으로 반-타원형 또는 반-비구면형 마이크로렌즈(34)의 어레이를 구비한다. 마이크로렌즈의 형태와 베이스 시트의 두께는 어레이에 입사하는 시준광이 대략 제2 면에 포커싱되도록 선택한다. 재료층(36)은 제2 면상에 제공한다. 이 타입의 시팅은 예를 들어 미국특허번호 5,254,390에 기술되어 있고, 표기 2600 시리즈 3M 보안 카드 리셉터로 3M에서 현재 입수가능하다.

시팅의 마이크로렌즈는 바람직하게는 영상을 형성하기 위하여 영상 형성 굴절면을 구비하는데; 일반적으로 이는 곡선형 마이크로렌즈 표면이 제공한다. 곡선형 표면의 경우, 마이크로렌즈는 바람직하게는 균일한 굴절률을 갖는다. 구배 굴절률(GRIN)을 제공하는 다른 유용한 재료는 광을 굴절시키기 위해 곡선형 표면을 반드시 필요로 하지는 않는다. 마이크로렌즈 표면은 바람직하게는 본질적으로 구형이지만, 비구면 표면도 허용가능하다. 굴절면에 의해 실상이 형성되는 한, 마이크로렌즈는 원통형 또는 구형과 같은 임의의 대칭성을 가질 수도 있다. 마이크로렌즈 자체는 이산적인 형태, 예컨대 둥근 평철 렌즈렛, 둥근 이중 볼록 렌즈렛, 봉, 미소구체, 비드 또는 원통형 렌즈렛일 수 있다. 마이크로렌즈를 형성할 수 있는 재료는 유리, 중합체, 무기물, 결정, 반도체 및 이들의 조합 및 기타 재료를 포함한다. 비-이산적인 마이크로렌즈 소자를 또한 사용할 수도 있다. 따라서, (시팅 표면의 형태가 변형되어 영상화 특성이 있는 반복적인 프로파일을 생성하는) 복제 또는 엠보싱 공정으로부터 형성한 마이크로렌즈를 또한 사용할 수도 있다.

자외선, 가시광 및 적외선 파장에서 1.5 내지 3.0의 균일한 굴절률을 갖는 마이크로렌즈가 가장 유용하다. 적당한 마이크로렌즈 재료는 가시광의 흡수가 최소이고, 에너지원을 사용하여 방사선 감응층을 영상화하는 실시양태에서 재료는 에너지원의 최소 흡수를 또한 나타내야 한다. 마이크로렌즈가 이산적든 복제되던지, 마이크로렌즈를 제조하는 재료와 무관하게, 마이크로렌즈의 굴절력은 굴절면에 입사하는 광이 마이크로렌즈의 대향 측상으로 굴절 및 포커싱되도록 하는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로, 광은 마이크로렌즈의 배면 또는 마이크로렌즈에 인접한 재료상에 포커싱된다. 재료층이 방사선 민감성인 실시양태에서 마이크로렌즈는 바람직하게는 그 층상의 적절한 위치에 축소된 실상을 형성한다. 대략 100 내지 800배 만큼의 영상 축소화가 양호한 해상도를 갖는 영상을 형성하기 위해 특히 유용하다. 마이크로렌즈 시팅의 전면에 입사하는 에너지가 바람직하게는 방사선 민감성인 재료층에 포커싱되는 데 필요한 포커싱 조건을 제공하는 마이크로렌즈 시팅의 구성은 이 섹션에서 이미 인용한 미국특허 참고문헌에 기술되어 있다.

다른 크기의 미소구체를 사용할 수도 있지만, 15㎛ 내지 275㎛ 범위의 지름을 갖는 미소구체가 바람직하다. 미소구체층으로부터 상대적으로 짧은 거리만큼 이격되어 있는 것처럼 보이는 합성 영상의 경우에는 상술한 범위의 더 작은 한도의 지름을 갖는 미소구체를 사용함으로써, 그리고 미소구체층으로부터 더 긴 거리만큼 이격되어 있는 것처럼 보이는 합성 영상의 경우에는 더 큰 미소구체를 사용함으로써 양호한 합성 영상 해상도를 얻을 수 있다. 미소구체용으로 나타낸 치수에 필적한 렌즈렛 치수를 갖는 평철, 원통형, 구형 또는 비구면 마이크로렌즈와 같은 다른 마이크로렌즈가 유사한 광학적인 결과를 생성할 것으로 예상할 수 있다.

Ⅱ. 재료층

상술한 바와 같이, 재료층은 마이크로렌즈에 인접하게 제공한다. 재료층은 상술한 마이크로렌즈 시팅의 일부에서처럼 고 반사성일 수도 있지만, 낮은 반사율을 가질 수도 있다. 재료가 고 반사성인 경우, 시팅은 미국특허번호 2,326,634에 기술한 바와 같은 역반사성 특성을 가질 수도 있다. 복수의 마이크로렌즈와 연관이 있는 재료에 형성된 개별 영상은 관찰자가 반사광 또는 투과광에서 보는 경우 시팅 위, 시팅 면, 및/또는 시팅 아래에 떠 있거나 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 제공한다. 다른 방법을 이용할 수도 있지만, 그러한 영상을 제공하기에 바람직한 방법은 방사선 감응재를 재료층으로서 제공하고, 방사선을 사용하여 그 재료를 목적하는 방식으로 변경하여 영상을 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명이 이로써 제한되지는 않지만, 마이크로렌즈에 인접한 재료층의 나머지에 대해서는 방사선 감응재층의 맥락으로 주로 논의한다.

본 발명에 유용한 방사선 감응재는 금속, 중합체 및 반도체 재료뿐만 아니라 이들 혼합물의 코팅 및 필름을 포함한다. 본 발명에서 사용하는 바와 같이, 재료는 소정 수준의 가시광 또는 다른 방사선에 노출 시 노출된 재료의 외양이 변하여 방사선에 노출되지 않은 재료에 콘트라스트를 제공하는 경우 "방사선 민감성"이다. 이로 인해 생성된 영상은 조성 변화, 재료의 이동 또는 제거, 위상 변화, 또는 방사선 감응성 코팅의 중합의 결과일 수 있다. 몇몇 방사선 감응성 금속 필름 재료의 예로는 알루미늄, 은, 구리, 금, 티타늄, 아연, 주석, 크롬, 바나듐, 탄탈, 및 이들 금속의 합금이 있다. 이러한 금속은 통상적으로 금속의 자연색과 방사선에 노출 후 변경된 금속의 색 간의 차이로 인한 콘트라스트를 제공한다. 상술한 바와 같이, 재료의 광학적 변경에 의해 영상이 제공될 때까지, 재료를 제거하거나 방사선 가열함으로써 영상을 또한 제공할 수도 있다. 예를 들어, 미국특허번호 4,743,526은 금속 합금을 가열하여 색 변화를 제공하는 것을 기술한다.

금속 합금 외에, 금속산화물과 금속아산화물을 방사선 감응성 매체로서 사용할 수 있다. 이 부류의 물질은 알루미늄, 철, 구리, 주석 및 크롬으로부터 형성된 산화물을 포함한다. 황화아연, 셀렌화아연, 이산화규소, 산화인듐주석, 산화아연, 불화마그네슘 및 규소와 같은 비금속 물질이 본 발명에 유용한 색 또는 콘트라스트를 또한 제공할 수 있다.

박막 재료의 다중층이 고유한 방사선 감응재를 제공하는 데 또한 사용될 수 있다. 이러한 다중층 재료는 색 또는 콘트라스트 작용제의 존재 또는 제거에 의해 콘트라스트 변화를 제공하도록 구성할 수 있다. 예시적인 구성은 특정 방사선 파장에 의해(예를 들어, 색 변화에 의해) 영상화되도록 설계되는 광학 스택 또는 조정된 공동을 포함한다. 한 특정 예는 유전체 미러로서 빙정석/황화아연(Na₃AlF₆/ZnS)의 용도를 개시하는 미국특허번호 3,801,183에 기술되어 있다. 또 다른 예는 크롬/중합체(예컨대 플라즈마 중합된 부타디엔)/이산화규소/알루미늄으로 이루어진 광학 스택인데, 층의 두께는 크롬의 경우 4㎚, 중합체의 경우 20㎚ 내지 60㎚, 이산화규소의 경우 20㎚ 내지 60㎚, 알루미늄의 경우 80㎚ 내지 100㎚ 범위이고, 각 층의 두께는 가시광 스펙트럼에서 특정 색 반사율을 제공하도록 선택한다. 박막 조정된 공동이 이전에 논의한 단일층 박막 중 어느 하나와 함께 사용될 수 있다. 예로는, 대략 4㎚ 두께의 크롬층과 약 100㎚ 내지 300㎚ 두께의 이산화규소층을 갖는 조정된 공동이 있는데, 이산화규소층의 두께는 특정 방사선 파장에 응답하여 유색 영상을 제공하도록 조정한다.

본 발명에 유용한 방사선 감응재는 열변색 재료를 또한 포함한다. "열변색"은 온도 변화에 노출되는 경우 색이 변화되는 재료를 기술한다. 본 발명에 유용한 열변색 재료의 예는 미국특허번호 4,424,990에 기술되어 있고, 탄산구리, 티오우레아와 질산구리, 및 티올, 티오에테르, 술폭사이드 및 술폰과 같은 황 함유 화합물과 탄산구리를 포함한다. 다른 적당한 열변색 화합물의 예는 미국특허번호 4,121,011에 기술되어 있는데, 붕소, 알루미늄 및 비스무트의 수화 황산염과 질화물, 및 붕소, 철 및 인의 산화물과 수화 산화물을 포함한다.

물론, 재료층이 방사선원을 사용하여 영상화되지 않는 경우, 재료층은 방사선 민감성일 수 있지만 반드시 민감성일 필요는 없다. 그러나 제조의 편이성을 위해서는 방사선 감응재가 바람직하고, 따라서 적당한 방사선원을 사용하는 것이 또한 바람직하다.

Ⅲ. 방사선원

상술한 바와 같이, 마이크로렌즈에 인접한 재료층상에 영상 패턴을 제공하는 바람직한 방식은 방사선원을 사용하여 방사선 감응재를 영상화하는 것이다. 원하는 세기와 파장의 방사선을 제공하는 임의의 에너지원을 본 발명의 방법에 사용할 수 있다. 200㎚ 내지 11㎛의 파장을 갖는 방사선을 제공할 수 있는 장치가 특히 바람직한 것으로 여겨진다. 본 발명에 유용한 고 피크 출력 방사선원의 예로는 엑시머 섬광등, 수동 Q-스위치형 마이크로칩 레이저, 및 Q-스위치형 네오디뮴 도핑-이트륨 알루미늄 가닛(약칭 Nd:YAG), 네오디뮴 도핑-이트륨 리튬 플루오라이드(약칭 Nd:YLF) 및 티타늄 도핑-사파이어(약칭 Ti:사파이어) 레이저가 있다. 이러한 고 피크 출력원은 재료의 제거 - 이동을 통해 또는 다광자 흡수 공정에서 영상을 형성하는 방사선 감응재에 가장 유용하다. 유용한 방사선원의 다른 예로는 저 피크 출력을 제공하는 장치, 예컨대 레이저 다이오드, 이온 레이저, 비 Q-스위치형 고체 상태 레이저, 금속 증기 레이저, 기체 레이저, 아크 램프 및 고 출력 백열광원이 있다. 이러한 방사선원은 방사선 감응 매체가 비-제거 방법에 의해 영상화되는 경우 특히 유용하다.

모든 유용한 방사선원의 경우, 방사선원으로부터의 에너지는 마이크로 시팅 재료 쪽으로 향하고, 고 발산성 에너지빔을 제공하도록 제어한다. 전자기 스펙트럼의 자외선, 가시광 및 적외선 부분에 있는 에너지원의 경우, 예를 들어 도 14, 15 및 16에 도시되어 있고, 이하에서 더욱 상세하게 기술하는 적절한 광학 소자가 광을 제어한다. 한 실시양태에서, 통상적으로 광학 트레인으로서 칭하는 이러한 광학 소자 배열의 요건은 광학 트레인이 적절한 발산 또는 확산으로 광을 시팅 재료 쪽으로 향하게 하여 원하는 각도에서 마이크로렌즈 및 재료층을 조사하는 것이다. 본 발명의 합성 영상은 바람직하게는 0.3 이상의 NA 값(numerical aperture, 최대 발산 광선의 ½ 각도의 사인으로서 정의함)를 갖는 광 확산 장치를 사용함으로써 얻는다. 더 큰 NA 값을 갖는 광 확산 장치는 더 넓은 시야각, 및 영상의 더 넓은 겉보기 운동 범위를 갖는 합성 영상을 제공한다.

Ⅳ. 영상화 공정

본 발명에 따른 예시적인 영상화 공정은 레이저로부터의 시준광을 렌즈를 통해 마이크로렌즈 시팅 쪽으로 향하게 하는 것으로 구성한다. 후술하는 바와 같이, 부동 영상이 있는 시팅을 생성하기 위하여, 광은 높은 NA 값을 갖는 발산 렌즈를 통과하여 고 발산성 광의 원뿔을 생성한다. 고 NA 렌즈는 0.3 이상의 NA를 갖는 렌즈이다. 미소구체의 방사선 감응성 코팅 측은 렌즈로부터 멀리 위치하고, 광의 원뿔의 축(광축)은 마이크로렌즈 시팅의 면에 수직이다.

각각의 개별 마이크로렌즈가 광축에 대해 고유 위치를 차지하기 때문에, 각각의 마이크로렌즈에 부딪히는 광은 각각의 다른 마이크로렌즈에 입사하는 광에 대해 고유한 입사각을 갖는다. 따라서, 광이 각각의 마이크로렌즈에 의해 재료층상의 고유 위치에 투과되고, 고유한 영상을 제공한다. 더욱 상세하게, 단일 광 펄스는 재료층상에 단일 영상화 도트만을 생성하여 각각의 마이크로렌즈에 인접한 영상을 제공하고, 다중 광 펄스는 복수의 영상화 도트로부터 그 영상을 생성하는 데 사용한다. 각 펄스의 경우, 광축은 이전 펄스 동안의 광축 위치에 대해 새로운 위치에 위치한다. 마이크로렌즈에 대해 광축 위치의 이러한 연속적인 변화는 각각의 마이크로렌즈상의 입사각의 상응하는 변화를 초래하고, 따라서 그 펄스에 의해 재료층에 생성되는 영상화 도트의 위치 변화를 초래한다. 그 결과, 미소구체의 뒷면상에 포커싱하는 입사광은 선택된 패턴을 방사선 감응층에 영상화한다. 각각의 미소구체의 위치가 모든 광축에 대해 고유하기 때문에, 각각의 미소구체에 대한 방사선 감응재에 형성된 영상은 모든 다른 미소구체와 연관이 있는 영상과 상이하다.

부동 합성 영상을 형성하기 위한 또 다른 방법은 렌즈 어레이를 사용하여 고 발산성 광을 생성하여 마이크로렌즈 재료를 영상화한다. 렌즈 어레이는 평면 구조로 배열된 높은 NA 값을 갖는 복수의 작은 렌즈로 구성한다. 어레이를 광원으로 조사하는 경우, 어레이는 고 발산성 광의 복수의 원뿔을 제공하는데, 각각의 원뿔은 어레이 내 상응하는 렌즈상에 중심을 둔다. 어레이의 물리적 치수는 합성 영상의 가장 큰 측면 크기를 수용하도록 선택한다. 어레이 크기로 인해, 렌즈렛이 형성한 에너지의 개별 원뿔은 광 펄스를 수신하는 동안 마치 개별 렌즈가 어레이의 모든 지점에서 순차적으로 위치되는 것처럼 마이크로렌즈 재료를 노광한다. 입사광을 수신하는 렌즈는 반사 마스크를 사용함으로써 선택한다. 이 마스크는 노출되는 합성 영상의 섹션에 상응하는 투명 영역과 영상이 노출되면 안 되는 반사 영역을 갖는다. 렌즈 어레이의 측면 크기 때문에, 복수의 광 펄스를 사용하여 영상을 추적하는 것은 불필요하다.

입사 에너지로 마스크를 충분히 조사함으로써, 에너지를 통과시킬 수 있는 마스크의 부분은 마치 단일 렌즈가 영상을 추적하는 것처럼 부동 영상을 아웃라인하는 고 발산성 광의 수많은 개별 원뿔을 형성한다. 그 결과, 전체 합성 영상을 마이크로렌즈 시팅에 형성하는 데는 단일 광 펄스만 필요하다. 별법으로, 반사 마스크 대신, 갈바노미터 xy 스캐너와 같은 빔 포지셔닝 시스템은 렌즈 어레이를 국부적으로 조사하고, 어레이상의 합성 영상을 추적하는 데 사용할 수 있다. 이 기법을 이용하면 에너지가 공간상에서 국부화되므로, 어레이 내 몇몇 렌즈렛만이 임의의 주어진 시각에 조사된다. 조사되는 렌즈렛은 마이크로렌즈 재료를 노광하여 합성 영상을 시팅에 형성하는 데 필요한 고 발산성 광의 원뿔을 제공한다.

렌즈 어레이 자체는 이산 렌즈렛으로부터 또는 렌즈의 모놀리식 어레이를 생성하는 에칭 공정으로 제조할 수 있다. 렌즈에 적합한 재료는 입사 에너지의 파장에서 흡수하지 않는 재료이다. 어레이 내 개별 렌즈는 바람직하게는 0.3 초과의 NA 값과 30㎛ 초과 10㎜ 미만의 지름을 갖는다. 이러한 어레이는 반사방지 코팅을 구비하여 렌즈 재료에 내부 손상을 야기할 수도 있는 후방 반사의 효과를 줄인다. 추가로, 렌즈 어레이와 동등한 유효 네거티브 초점 길이와 치수를 갖는 단일 렌즈는 어레이를 출발하는 광의 발산을 증가시키는 데 사용할 수도 있다. 모놀리식 어레이 내 개별 렌즈렛의 형태는, 높은 NA 값을 갖고, 대략 60% 초과의 큰 유효 렌즈 면적비(fill factor)를 제공하도록 선택한다.

도 4는 마이크로렌즈 시트상에 부딪히는 발산 에너지의 개략적인 도면이다. 영상(I)이 형성되는 재료층의 부분은 각각의 마이크로렌즈에서 상이한데, 이는 각각의 마이크로렌즈가 상이한 시점으로부터 들어오는 에너지를 "마주하기" 때문이다. 따라서, 고유 영상은 각각의 마이크로렌즈와 연관이 있는 재료층에 형성된다.

영상화 후, 연장된 대상의 크기에 따라, 대상의 전체 또는 부분 영상은 각각의 미소구체 뒤 방사선 감응재에 존재한다. 실제 대상이 미소구체 뒤의 영상으로서 재생되는 정도는 미소구체에 입사하는 에너지 밀도에 좌우된다. 연장된 대상의 부분은 미소구체에 입사하는 에너지가 그 재료를 변경하는 데 필요한 방사선 수준 미만의 에너지 밀도를 갖도록 마이크로렌즈 영역으로부터 충분히 떨어져 있을 수도 있다. 더욱이, 고정된 NA 렌즈로 영상화한 경우의 공간적으로 연장된 영상에 대하여, 시팅의 모든 부분이 연장된 대상의 모든 부분을 위하여 입사 방사선에 노출되지는 않는다. 그 결과, 대상의 그 부분은 방사선 감응 매체에서 변경되지 않고, 대상의 부분 영상만 미소구체 뒤에서 보인다. 도 5는 개별 미소구체에 인접한 방사선 감응층에 형성된 샘플 영상을 표현하는 마이크로렌즈 시팅의 한 부분의 사시도이고, 기록된 영상은 합성 영상의 완전 복제부터 부분 복제까지 범위임을 보여준다. 도 6 및 7은 본 발명에 따라 영상화되는 마이크로렌즈 시팅의 광학 현미경 사진인데, 방사선 감응층은 알루미늄층이다. 도시한 바와 같이, 몇몇 영상은 완전하고, 다른 영상은 부분적이다.

이러한 합성 영상은 실제 대상의 모든 상이한 시점을 이용한 부분적이고 완전한 수많은 영상을 서로 합한 결과로서 간주할 수 있다. 수많은 고유 영상이 소형 렌즈의 어레이를 통해 형성되는데, 그 모든 렌즈는 상이한 관점으로부터의 대상 또는 영상을 "마주"한다. 개별 소형 렌즈 뒤에서, 영상의 형태 및 영상화 에너지원을 수신하는 방향에 좌우되는 영상의 시점이 재료층에 생성된다. 그러나 렌즈가 마주하는 모든 것이 방사선 감응재에 기록되는 것은 아니다. 방사선 감응재를 변경하는 충분한 에너지를 갖는 렌즈가 마주하는 영상 또는 대상의 부분만 기록된다.

영상화되는 "대상"은 집중 광원을 통해 "대상"의 윤곽을 추적하거나 마스크를 사용함으로써 형성한다. 따라서, 기록된 영상이 합성 양상을 갖는 경우, 대상으로부터의 광은 넓은 범위의 각도에 걸쳐 방사해야 한다. 대상으로부터 방사하는 광이 대상의 단일 지점으로부터 유래하고, 넓은 범위의 각도에 걸쳐 방사하는 경우, 모든 광선은 그 단일 지점으로부터만 유래하지만 대상에 대한 정보를 전달한다. 이제, 광선이 전달하는 대상에 대한 상대적으로 완전한 정보를 갖기 위하여, 광은 대상을 구성하는 지점의 집합으로부터 넓은 범위의 각도에 걸쳐 방사해야 한다는 점을 고려한다. 본 발명에서 대상으로부터 방사하는 광선의 각도 범위는 대상과 마이크로렌즈 재료 사이에 개재된 광학 소자가 제어한다. 이러한 광학 소자는 합성 영상을 제공하는 데 필요한 최적의 각도 범위를 제공하도록 선택한다. 광학 소자의 최상의 선택은 광의 원뿔을 초래하고, 원뿔의 꼭짓점은 대상의 위치에서 종결된다. 최적의 원뿔 각도는 약 40도 초과이다.

대상은 소형 렌즈가 축소하고, 대상으로부터의 광은 소형 렌즈 뒷면에 있는 에너지 감응 코팅상에 포커싱한다. 렌즈 뒷면에서 포커싱되는 스폿 또는 영상의 실제 위치는 대상으로부터 유래하는 입사광선의 방향에 좌우된다. 대상의 한 지점으로부터 방사하는 광의 각각의 원뿔은 일부분의 소형 렌즈를 조사하고, 충분한 에너지로 조사된 소형 렌즈만이 대상의 그 지점의 영구 영상을 기록한다.

기하 광학은 본 발명에 따른 다양한 합성 영상의 형성을 기술하는 데 이용한다. 상술한 바와 같이, 후술하는 영상화 공정은 본 발명의 바람직한 실시양태이지만, 이에 한정하는 것은 아니다.

A. 시팅 위에 부동하는 합성 영상을 생성

도 8을 참조하면, 입사 에너지(100)(이 예에서는 광)는 광원에서의 임의의 불균일성을 균일화하는 광 확산기(101)로 향한다. 확산 산란된 광(100a)은 균일하게 분포된 광(100b)을 발산 렌즈(105a) 쪽으로 향하게 하는 광 시준기(102)가 포획하여 평행하게 한다. 발산 렌즈로부터, 광선(100c)이 마이크로렌즈 시팅(106) 쪽으로 발산한다.

마이크로렌즈 시팅(106)에 부딪히는 광선의 에너지는 개별 마이크로렌즈(111)가 재료층(예시한 실시양태에서는 방사선 감응 코팅(112))상으로 포커싱한다. 이 포커싱된 에너지는 영상을 제공하도록 방사선 감응 코팅(112)을 변경하는데, 영상의 크기, 형태 및 양상은 광선과 방사선 감응 코팅 간의 상호작용에 좌우된다.

도 8에 도시한 배열은 후술하는 바와 같이 관찰자에게 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 시팅을 제공하는데, 이는 발산 광선(100c)이 렌즈를 통해 뒤쪽으로 연장되면 발산 렌즈의 초점(108a)에서 교차하기 때문이다. 다르게 설명하면, 가상의 "영상 광선"을 재료층으로부터 각각의 미소구체를 통해 발산 렌즈의 뒤로 추적하는 경우, 합성 영상이 보이는 108a에서 만난다.

B. 시팅 위에 부동하는 합성 영상 보기

합성 영상이 있는 시팅은 관찰자와 동일한 측으로부터 시팅에 부딪히는 광(반사광) 또는 관찰자와 반대 측의 시팅으로부터의 광(투과광) 혹은 둘 다의 광을 이용하여 볼 수도 있다. 도 9는 반사광에서 보는 경우 관찰자(A)의 육안에 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상의 개략적인 표현이다. 육안은 정상 시력으로 교정할 수도 있지만, 다른 방법으로, 예를 들어 확대 또는 특별한 뷰어로 도움을 받지는 않는다. 영상화된 시팅을 평행하거나 확산할 수도 있는 반사광으로 조사하는 경우, 광선은 광선이 부딪힌 재료층에 의해 결정된 방식으로 영상화된 시팅으로부터 다시 반사된다. 당연히, 재료층에 형성된 영상은 재료층의 영상화되지 않은 부분과는 다르게 보이고, 따라서 영상을 인식할 수 있다.

예를 들어, 광(L1)은 재료층에 의해 관찰자 쪽으로 다시 반사될 수도 있다. 그러나 재료층은 광(L2)을 영상화된 부분으로부터 관찰자 쪽으로 제대로 또는 전혀 다시 반사하지 않을 수도 있다. 따라서, 관찰자는 108a에서 광선의 부재를 인지할 수도 있는데, 광선의 합은 108a에서 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 생성한다. 요약하면, 광선은 영상화된 부분을 제외한 전체 시팅으로부터 반사될 수도 있는데, 이는 상대적으로 어두운 합성 영상이 108a에서 보인다는 점을 의미한다.

영상화되지 않은 재료는 입사광을 흡수하거나 투과시키고, 영상화된 재료는 입사광을 반사하거나 부분적으로 흡수하여, 합성 영상을 제공하는 데 요구되는 콘트라스트 효과를 제공하는 것도 또한 가능하다. 그러한 환경하에서 합성 영상은 상대적으로 어둡게 보이는 시팅의 나머지와 비교하여 상대적으로 밝은 합성 영상으로 보인다. 이 합성 영상은 초점(108a)에 영상을 생성하는 광의 부재가 없는 실제 광이기 때문에 "실상"으로서 간주할 수도 있다. 이러한 가능성의 다양한 조합은 원하는 대로 선택할 수 있다.

도 10에 도시한 바와 같이, 어떤 영상화된 시팅은 투과광으로 또한 볼 수 있다. 예를 들어, 재료층의 영상화된 부분이 반투명이고, 영상화되지 않은 부분이 반투명하지 않은 경우, 대부분의 광(L3)은 재료층에서 흡수되거나 반사되는 반면, 투과되는 광(L4)은 재료층의 영상화된 부분을 통과하여 마이크로렌즈를 통해 초점(108a) 쪽으로 향한다. 합성 영상은 초점에서 보이는데, 이 예에서는 시팅의 나머지보다 밝게 보인다. 이 합성 영상은 초점(108a)에 영상을 생성하는 광의 부재가 없는 실제 광이기 때문에 "실상"으로서 간주할 수도 있다.

별법으로, 재료층의 영상화된 부분이 반투명하지 않고, 재료층의 나머지가 반투명한 경우, 영상 영역에서 투과된 광의 부재는 시팅의 나머지보다 어둡게 보이는 합성 영상을 제공한다.

C. 시팅 아래에 부동하는 합성 영상 생성

관찰자로부터 시팅의 반대 측상에 떠 있는 것처럼 보이는 합성 영상을 또한 제공할 수도 있다. 시팅 아래에 부동하는 이 부동 영상은 도 8에 도시한 발산 렌즈(105) 대신 수렴 렌즈를 사용함으로써 생성할 수 있다. 도 11을 참조하면, 입사 에너지(100)(이 예에서는 광)는 광원에서의 임의의 불균일성을 균일화하는 광 확산기(101)로 향한다. 확산 광(100a)은 광(100b)을 수렴 렌즈(105b) 쪽으로 향하게 하는 시준기(102)가 모아 평행하게 한다. 수렴 렌즈로부터, 광선(100d)이 수렴 렌즈와 수렴 렌즈의 초점(108b) 사이에 위치하는 마이크로렌즈 시팅(106)상에 입사한다.

마이크로렌즈 시팅(106)에 부딪히는 광선의 에너지는 개별 마이크로렌즈(111)가 재료층(예시한 실시양태에서는 방사선 감응 코팅(112))상으로 포커싱한다. 이 포커싱된 에너지는 영상을 제공하도록 방사선 감응 코팅(112)을 변경하는데, 영상의 크기, 형태 및 양상은 광선과 방사선 감응 코팅 간의 상호작용에 좌우된다. 도 11에 도시한 배열은 후술하는 바와 같이 관찰자에게 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 시팅을 제공하는데, 이는 수렴 광선(100d)이 시팅을 통해 연장되면 수렴 렌즈의 초점(108b)에서 교차하기 때문이다. 다르게 설명하면, 가상의 "영상 광선"을 수렴 렌즈(105b)로부터 각각의 미소구체를 통해 각각의 마이크로렌즈와 연관이 있는 재료층 내 영상을 통해 추적하는 경우, 합성 영상이 보이는 108b에서 만난다.

D. 시팅 아래에 부동하는 합성 영상 보기

시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 시팅은 반사광 또는 투과광 혹은 둘 다의 광으로 볼 수도 있다. 도 12는 반사광에서 보는 경우 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상의 개략적인 표현이다. 예를 들어, 광(L5)은 재료층에 의해 관찰자 쪽으로 다시 반사될 수도 있다. 그러나 재료층은 광(L6)을 영상화된 부분으로부터 관찰자 쪽으로 제대로 또는 전혀 다시 반사하지 않을 수도 있다. 따라서, 관찰자는 108b에서 광선의 부재를 인지할 수도 있는데, 광선의 합은 108b에서 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 생성한다. 요약하면, 광선은 영상화된 부분을 제외한 전체 시팅으로부터 반사될 수도 있는데, 이는 상대적으로 어두운 합성 영상이 108b에서 보인다는 점을 의미한다.

영상화되지 않은 재료는 입사광을 흡수하거나 투과시키고, 영상화된 재료는 입사광을 반사하거나 부분적으로 흡수하여, 합성 영상을 제공하는 데 요구되는 콘트라스트 효과를 제공하는 것도 또한 가능하다. 그러한 환경하에서 합성 영상은 상대적으로 어둡게 보이는 시팅의 나머지와 비교하여 상대적으로 밝은 합성 영상으로 보인다. 이러한 가능성의 다양한 조합은 원하는 대로 선택할 수 있다.

도 13에 도시한 바와 같이, 어떤 영상화된 시팅은 투과광으로 또한 볼 수 있다. 예를 들어, 재료층의 영상화된 부분이 반투명이고, 영상화되지 않은 부분이 반투명하지 않은 경우, 대부분의 광(L7)은 재료층에서 흡수되거나 반사되는 반면, 투과되는 광(L8)은 재료층의 영상화된 부분을 통과한다. 입사광의 방향으로 다시 연장되는 이러한 광선은 "영상 광선"으로서 간주하고, 108b에 합성 영상을 형성한다. 합성 영상은 초점에서 보이는데, 이 예에서는 시팅의 나머지보다 밝게 보인다.

별법으로, 재료층의 영상화된 부분이 반투명하지 않고, 재료층의 나머지가 반투명한 경우, 영상 영역에서 투과된 광의 부재는 시팅의 나머지보다 어둡게 보이는 합성 영상을 제공한다.

E. 복잡한 영상

본 발명의 원리에 따라 만든 합성 영상은, 길이와 폭을 갖고, 시팅 아래, 시팅 면 또는 시팅 위에서 2차원인 것처럼 보일 수도 있거나, 길이, 폭 및 높이를 갖는 3차원인 것처럼 보일 수도 있다. 3차원 합성 영상은 시팅 아래 또는 위에서만 보일 수도 있고, 또는 원하는 경우 시팅 아래, 시팅 면 및 시팅 위의 임의의 조합에서 보일 수도 있다. "시팅 면"이란 용어는 일반적으로 시팅을 평평하게 놓은 경우의 시팅 면만을 의미한다. 즉, 평평하지 않은 시팅은 본원에서 사용하는 바와 같은 "시팅 면"에서 적어도 부분적으로 보이는 합성 영상을 또한 가질 수 있다.

3차원 합성 영상은 단일 초점에서 보이는 것이 아니라, 시팅의 한 측으로부터 또는 시팅을 통해 다른 측상의 한 지점까지의 연속적인 초점을 갖는 영상들의 합성으로서 보인다. 이는 바람직하게는 (복수의 상이한 렌즈를 제공하기보다는) 다른 측과 관련하여 시팅 또는 에너지원을 순차적으로 움직여 복수의 초점에서 재료층을 영상화함으로써 이루어진다. 그 결과로서 생긴 공간상 복잡한 영상은 필수적으로 수많은 개별 점으로 구성한다. 이 영상은 시팅 면과 관련된 3차원 직교 좌표계 중 어느 하나에서 공간 범위를 가질 수 있다.

또 다른 타입의 효과에서, 합성 영상은 합성 영상이 사라지는 마이크로렌즈 시팅의 영역으로 움직이도록 만들 수 있다. 이 타입의 영상은 물체부양 예와 유사한 방식으로 제조하는데, 불투명 마스크를 마이크로렌즈 재료와 접촉하게 위치시켜 마이크로렌즈 재료의 부분에 대한 영상화 광을 부분적으로 차단한다. 그러한 영상을 보는 경우, 영상은 접촉 마스크가 영상화 광을 줄이거나 제거하는 영역으로 움직이도록 만들 수 있다. 영상은 그 영역에서 "사라지는" 것처럼 보인다.

본 발명에 따라 형성한 합성 영상은 관찰자가 시팅 면과 시야축 사이의 매우 넓은 각도 범위에 걸쳐 합성 영상을 볼 수 있음을 의미하는 매우 넓은 시야각을 가질 수 있다. 0.64의 개구수를 갖는 비구면 렌즈를 사용하는 경우, 대략 70 내지 80㎛의 평균 지름을 갖는 유리 미소구체의 단층으로 구성한 마이크로렌즈 시팅에 형성되는 합성 영상은 중심축이 입사 에너지의 광축에 의해 결정되는 시야의 원뿔 시역 내에서 볼 수 있다. 주변광에서, 그와 같이 형성된 합성 영상은 전체 각도가 약 80 내지 90도인 원뿔에 걸쳐 볼 수 있다. 발산이 거의 없거나 더 낮은 NA를 갖는 영상화 렌즈를 사용하여 더 작은 ½ 각도의 원뿔을 형성할 수 있다.

본 발명의 공정으로 형성된 영상은 제한된 시야각을 갖도록 또한 구성할 수 있다. 즉, 영상은 특정 방향 또는 그 방향의 적은 각도 변화로부터 보는 경우에만 보인다. 그러한 영상은, 최종 비구면 렌즈에 입사하는 광을 조절하여 렌즈의 일부분만이 레이저 방사선에 조사된다는 점을 제외하고는, 이하의 실시예 1에서 기술하는 방법과 유사하게 형성된다. 입사 에너지로 렌즈를 부분적으로 채우면 마이크로렌즈 시팅에 입사하는 발산 광의 제한된 원뿔을 초래한다. 알루미늄 코팅된 마이크로렌즈 시팅의 경우, 합성 영상은 제한된 시야 원뿔 내에서만 밝은 회색 배경상의 어두운 회색 영상으로서 보인다. 영상은 마이크로렌즈 시팅에 관하여 부동하고 있는 것처럼 보인다.

편의상 도면을 참조할 수도 있는 이하의 실시예를 통해 본 발명을 설명한다.

실시예 1

이 실시예는 알루미늄 재료층이 있는 매립된 렌즈 시팅과, 시팅 위에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 기술한다. 도 14에 도시한 타입의 광학 트레인을 사용하여 부동 영상을 형성하였다. 광학 트레인은 1.06㎛의 기본 파장에서 Q-스위치형 모드로 동작하는 스펙트라 피직스 퀀타-레이(Spectra Physics Quanta-Ray)^TM DCR-2(10) Nd:YAG 레이저(300)로 구성한다. 이 레이저의 펄스 폭은 통상적으로 10 내지 30㎱이다. 레이저 다음으로, 에너지는 99% 반사 전향 미러(302)가 방향을 바 꾸고, 분쇄 유리 확산기(304), 5X 빔 확대 광학기구(306), 및 0.64의 NA 값 및 39.0㎜의 초점 길이를 갖는 비구면 렌즈(308)를 거친다. 비구면 렌즈(308)로부터의 광이 XYZ 스테이지(310) 쪽으로 향하였다. 스테이지는 3개의 선형 스테이지로 구성하였고, ATS50060의 명칭으로 펜실베이니아주 피츠버그(Pittsburgh, Pennsylvania)의 에어로텍 인크(Aerotech Inc.)로부터 입수가능하다. 1개의 선형 스테이지는 비구면 렌즈를 비구면 초점과 마이크로렌즈 시팅 사이의 축(z축)을 따라 움직이는 데 사용하였고, 다른 2개의 스테이지는 시팅을 광축에 대해 2개의 상호 직교 수평축에서 움직이게 하였다.

레이저 광은 열 렌징(thermal lensing)으로 인해 야기되는 임의의 빔 불균질성을 제거하도록 분쇄 유리 확산기(304) 쪽으로 향한다. 확산기에 바로 인접해 있는 5X 빔 확대 광학기구(306)가 확산기로부터의 발산 광을 시준하였고, 비구면 렌즈(308)를 채우도록 광 빔을 확대하였다.

이 실시예에서 비구면 렌즈는 렌즈의 초점이 마이크로렌즈 시팅(312) 1㎝ 위에 있도록 XYZ 스테이지의 XY 평면 위에 위치시켰다. ED500의 명칭으로 캐나다 퀘벡주 세인트-페이(Saint-Fey, Quebec, Canada)의 젠텍, 인크(Gentec, Inc.)로부터 입수가능한 개구 에너지 계량기를 기계 마스크와 함께 사용하여 시팅 면에서의 에너지 밀도를 제어하였다. 레이저 출력을 조절하여 비구면 렌즈의 초점으로부터 1㎝인 에너지 계량기의 조사 영역 위에서 제곱 센티미터당 대략 8 밀리줄 (8 mJ/㎠)을 얻었다. 80㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응층이 있는 매립된 렌즈 시팅(312)의 샘플을 알루미늄 코팅된 측이 비구면 렌즈(308)로부터 멀어지게 향하도록 XYZ 스테 이지(310)에 부착하였다.

U21이라는 명칭으로 펜실베이니아주 피츠버그의 에어로텍 인크로부터 입수가능한 컨트롤러가 XYZ 스테이지(310)의 운동에 필요한 제어 신호와 레이저(300)를 펄싱하기 위한 제어 전압을 제공하였다. 스테이지는 영상을 생성하는 데 필요한 x-y-z 좌표 정보, 운동 명령, 및 레이저 발사 명령이 있는 CAD 파일을 컨트롤러에 이입함으로써 움직이게 되었다. 임의의 복잡한 합성 영상은 마이크로렌즈 재료 위 공간에 있는 영상을 추적하도록 X, Y 및 Z 스테이지의 운동을 레이저의 펄싱과 조화시킴으로써 형성하였다. 스테이지 속도는 10㎐의 레이저 펄스율의 경우 50.8 센티미터/분으로 조절하였다. 이는, 마이크로렌즈에 인접한 알루미늄층에 연속적인 합성 라인을 형성하였다.

마이크로렌즈 시팅을 주변광에서 본 경우, 영상은 밝은 회색 배경에 대하여 어두운 회색이었다. 초점과 비드형 시팅의 표면 사이의 공간이 1㎝로 고정된 경우, 그 결과로서 생긴 영상은 시팅의 대략 1㎝ 위에 부동하는 것처럼 보인 평면 합성 영상이었다. 더욱이, 합성 영상은 관찰자의 시야 시점과 관련하여 상당히 큰 움직임을 나타내었고, 따라서 관찰자는 시야각에 따라 합성 영상의 상이한 양상을 쉽게 볼 수 있었다.

실시예 2

이 실시예에서, 투명 미러 방사선 감응층을 구비한 노출된 렌즈 시팅 구조를 사용하여 마이크로렌즈 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보인 합성 영상을 형성하였다. 이 실시예에서는 실시예 1에서 사용한 광학 트레인을 또한 사용하였다. 마이 크로렌즈 시팅은 비구면 렌즈(308)에 대해 렌즈가 마이크로렌즈 시팅에 거의 접촉하도록 배치하였다. 레이저 출력을 조절하여 비구면 렌즈 바로 아래에서 대략 14 mJ/㎠를 얻었다. 노출된 렌즈 시팅은 미국특허번호 3,801,183에 기술한 바와 같은 부분적으로 매립된 미소구체로 구성하였는데, 황화아연(ZnS) 유전체 미러를 미소구체의 한 면상에 증착하였다. ZnS층의 두께는 공칭 60㎚이었다. 실시예 1에서처럼, 레이저는 10㎐에서 동작하였고, 시팅은 50.8 ㎝/분으로 움직였고, 그 결과로서 마이크로렌즈 시팅에 연속적인 합성 라인이 형성되었다. "구(globe)" 패턴(4개의 아크가 새겨진 원)은 스테이징 시스템이 추적하였다.

주변광에서, 구는 흰색/노란색 배경에 대하여 어두운 영상으로 보였다. 어두운 합성 영상은 시팅의 대략 39㎜ 아래에 부동하는 것처럼 보였다. 합성 영상의 위치는 비구면 렌즈의 초점 위치에 대응하였는데, 이 실시예의 경우 비구면 렌즈의 초점 위치는 렌즈 뒤 대략 39㎜에 있었다.

실시예 3

이 실시예는 단일 비구면 렌즈 대신 렌즈 어레이를 사용하여 알루미늄 방사선 감응층이 있는 노출된 렌즈 시팅에 합성 영상을 형성하는 것을 기술한다. 도 15에 도시한 타입의 광학 트레인을 사용하여 부동 합성 영상을 형성하였다. 광학 트레인은 Q-스위치형 레이저(300), 99% 반사 미러(302), 광 확산기(304), 및 빔 확대 광학기구(306)로 구성하였다. 이 실시예에서 사용한 광학 트레인의 이러한 컴포넌트는 실시예 1에서 기술한 컴포넌트와 동일하다. 또한, 이 실시예의 광학 트레인은 2차원 렌즈 어레이(407), 반사 마스크(409) 및 네거티브 양면 오목 렌 즈(411)를 구비하였다. 레이저 방사선에 노출되는 마이크로렌즈 재료(412)의 영역과 일치하는 반사 마스크(409)의 영역은 투명했지만, 마스크의 나머지 표면은 불투명하거나 반사성이었다.

렌즈 어레이(407)는 3038이라는 명칭으로 앨라배마주 헌츠빌(Huntsville, Alabama)의 멤스 옵티컬 엘엘씨(MEMS Optical, LLC)로부터 입수가능한 용융 실리카 굴절 마이크로렌즈 어레이로 구성하였다. 이 빽빽한 구면 렌즈 어레이는 75㎜의 지름과 네거티브 150㎜의 초점 길이를 갖는 네거티브 양면 오목 렌즈(411)와 거의 접촉하도록 배치하였다. 80㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응층이 있는 노출된 렌즈 시팅(412)은 네거티브 양면 오목 렌즈(411)의 25㎜ 내에 배치하였다. 마이크로렌즈 재료는 마이크로렌즈 어레이와 네거티브 양면 오목 렌즈의 조합된 광 경로의 초점 길이로부터 대략 1㎝에 배치하였다. 레이저 출력은 마이크로렌즈 시팅의 노출된 렌즈 표면에서 대략 4 mJ/㎠를 제공하도록 조절하였다. 단일 레이저 펄스는 전체 영상을 노출하도록 활성화하였다.

그 결과로서 영상화된 마이크로렌즈 시팅을 주변광에서 본 경우 시팅의 대략 1㎝ 위에 부동하는 것처럼 보인 영상이 나타났다. 영상은 밝은 회색 배경에 대하여 어두운 회색으로 보였다.

실시예 4

이 실시예에서 산란원으로부터의 반사에 의해 발산 광원을 얻었다. 산란 반사기는 지름이 대략 5㎜인 세라믹 비드로 구성하였다. 도 16에 도시한 타입의 광 트레인을 이 실시예에서 사용하였다. 광 트레인은 실시예 1에서 기술한 레이저와 유사한 Q-스위치형 Nd:YAG 레이저(500)와, 입사 레이저빔의 크기를 대략 1㎜의 지름으로 줄이는 광학기구(502)로 구성하였다. 이어서, 마이크로렌즈 시팅(512)과 대면하는 세라믹 비드(504)의 반구의 대략 ¼을 조사하기 위하여 광은 법선으로부터 충분하게 벗어나는 각도에서 세라믹 비드(504)에 부딪혔다. 이는 적외선 카메라를 통해 산란 방사선을 관찰함으로써 확인하였다.

세라믹 비드(504)는 XY 스테이지(510) 위 대략 25㎜의 거리에 배치하였다. 레이저로부터의 입사광은 샘플 스테이지에 평행하도록 조절하였다. 80㎚ 알루미늄 방사선 감응층이 있는 매립된 렌즈 시팅(512)을 XY 스테이지(510)에 부착하였고, 컨트롤러는 스테이지와 레이저에 제어 신호를 제공하였다. 레이저 출력은 마이크로렌즈 시팅의 표면에서 대략 8 mJ/㎠를 얻도록 조절하였다. 마이크로렌즈 시팅(512)의 표면을 노광하는 가장 균일한 광을 얻도록 세라믹 비드(504)의 조명을 조절하였다. XY 스테이지(510)는 10㎐의 레이저 펄싱에서 50.8 ㎝/분으로 움직였다. 마이크로렌즈 시팅을 세라믹 반사기로부터의 산란된 방사선에 노출하면서 스테이지를 사용하여 복잡한 영상을 추적하였다.

주변광에서, 합성 영상은 시팅의 대략 25㎜ 위에서 부동하였고, 밝은 회색 배경에 대하여 어두운 회색으로 보였다. 영상은 관찰자의 시야 위치에 대한 큰 움직임이 있었다. 투과광에서, 밝은 합성 영상이 시팅의 대략 25㎜ 위에서 부동하였다.

실시예 5

이 실시예에서, 매립된 렌즈 시팅의 재료층은 가시광 스펙트럼 내 특정 색을 위하여 조정된 다층 광학 스택으로 구성하였다. 마이크로렌즈 베이스 시트의 한 면상에는 크롬/플라즈마 중합된 부타디엔/이산화규소/알루미늄으로 이루어진 층 순서를 얻도록 진공 증발 및 플라즈마 중합을 통해 박막층이 증착되었는데, 크롬층이 매립된 렌즈에 인접하였다. 개별 물질의 두께는 가시광 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 부분의 색을 얻도록 조절하였다. 표 1은 제조된 개별 물질의 특정 두께를 제공한다.

표 1: 다중층 구성

이어서, 코팅된 마이크로렌즈 베이스 시트는 다중층이 라미네이팅 재료와 접촉하도록 배킹에 라미네이팅하였다. 이어서, 마이크로렌즈 시팅의 라이너를 제거하여 매립된 렌즈의 전면을 노출하였고, 상술한 표에 의한 색을 얻었다.

실시예 1에서 기술한 광학 트렌인을 이 실시예의 샘플을 영상화하는 데 사용하였다. 이 실시예에서 비구면의 초점은 마이크로렌즈 시팅의 1㎝ 위에 위치하였다. 레이저 출력은 마이크로렌즈 시팅의 표면에서 5 mJ/㎠의 에너지 밀도를 얻도록 조절하였다. 다중층 스택의 광학 특성은 조사된 영역에서 변경되었다. 실시예 1에서 기술한 방식과 유사한 방식으로 다중층 스택에서 영상을 제공하도록 구 패턴을 추적하였다.

주변광에서, 조사된 영역은 마이크로렌즈 시팅의 배경 색에 대하여 밝은 노란색 내지 오렌지색으로 보였다. 모든 합성 영상은, 시팅 위에 부동하고, 관찰자에 대해 움직이는 것처럼 보였다.

실시예 6

이 실시예는 컬러 합성 영상을 제공하기 위한 방사선 감응층인 다중층 조정 스택의 제2 타입을 기술한다. 광학 스택은 매립된 렌즈 시팅으로 이루어진 마이크로렌즈 베이스 시트상에 제조하였다. 마이크로렌즈 베이스 시트의 한 면상에는 아래의 표 2에 도시한 바와 같은 크롬/빙정석/알루미늄(Cr/Na₃AlF₆/Al), 크롬/이산화규소/알루미늄(Cr/SiO₂/Al), 또는 크롬/불화마그네슘/알루미늄(Cr/MgF₂/Al)로 이루어진 층 순서를 얻도록 진공 증발을 통해 박막층이 증착되었다. 유전체 물질, SiO₂, Na₃AlF₆ 및 MgF₂의 두께는 가시광 스펙트럼에서 다양한 색을 얻도록 조절하였다. 표 2는 다양한 샘플에서 제조된 개별 물질의 특정 두께를 제공한다.

표 2: 다중층 구성

이어서, 코팅된 마이크로렌즈 베이스 시트는 다중층이 라미네이팅 재료와 접촉하도록 배킹에 라미네이팅하였다. 이어서, 마이크로렌즈 시팅의 라이너를 제거하여 매립된 렌즈의 전면을 노출하였고, 상술한 표에 의한 색을 얻었다.

실시예 1에서 기술한 광학 트렌인을 사용하여 이러한 샘플을 영상화하였다. 이 실시예에서 최종 비구면 렌즈는 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상을 제공하도록 샘플과 거의 접촉하도록 배치하였다. 레이저 에너지는 표 2에 도시한 개별 다중층 스택의 광학 특성을 영구적으로 변경하는 에너지 밀도를 얻도록 조절하였다. 실시예 1에서 기술한 방식과 유사한 방식으로 이 재료에 있는 영상에 대하여 영문자 "SAMPLE"을 추적하였다. 주변광에서, 합성 영상은 마이크로렌즈 시팅의 배경 색에 대하여 흰색/노란색 윤곽으로 어둡게 보였다. 모든 합성 영상은, 시팅 아래 대략 39㎜에 부동하고, 시팅을 보는 관찰자에 대해 움직이는 것처럼 보였다.

실시예 7

이 실시예에서, 50 원자% 은과 50 원자% 아연의 상 변화 합금(Ag₅₀Zn₅₀) 및 크롬과 이산화규소로 이루어진 조정 이중층 스택을 방사선 감응층으로서 사용하는 매립된 렌즈 시팅에 컬러 합성 영상을 형성하였다. 상 변화 합금은 인가된 방사선에 의해 제거되지 않은 반면, 조정 이중층은 가시광 전자기 스펙트럼의 청색 부분에서 분광 반사율을 강화시킨다. 방사선 감응층은 실시예 5에서 다중층 스택의 박막층을 마이크로렌즈 베이스 시트상으로 증착하는 데 이용한 절차와 유사한 방식으로 밀봉된 렌즈 시팅의 스페이서층상으로 증착하였다. 먼저, 크롬층과 이산화규소층을 중합체 스페이서층상으로 각각 40㎚ 및 260㎚의 두께로 진공 증착하였다. 다음으로, 80㎚ 두께의 Ag₅₀Zn₅₀ 합금층을 이산화규소층상에 스퍼터 증착하였다. 이어서, 샘플을 라미네이팅하였고, 마이크로렌즈 시팅의 깨끗한 부분을 노출하도록 제거하였다.

시팅을 주변광(반사광)에서 보면 청자색인 것처럼 보였다. 실시예 1과 유사한 광학 트레인을 사용하여 Ag₅₀Zn₅₀ 방사선 감응층을 영상화하였다. Q-스위치형 레이저 대신 1.06㎛의 파장에서 동작하는 연속파 Nd:YAG 레이저를 에너지원으로 사용하였다. 광학 트레인 내 음향-광학 변조기를 사용하여 펄스 폭을 제어하였다. 제1차 회절빔을 도 14에 도시한 타입의 광학 트레인을 통해 보냈다. 밀봉된 렌즈 시팅의 샘플을 XYZ 스테이지에 부착하였다. 음향-광학 변조기로의 레이저 출력은 마이크로렌즈 재료에 810㎽ 출력을 제공하도록 조절하였다. 음향-광학 변조기는 100 마이크로초 펄스 폭에서 20㎐ 펄싱을 얻도록 설정하였다. 실시예 1에서 기술한 포지티브 비구면 렌즈는 마이크로렌즈 재료의 표면 위 12㎜에 배치하였다. 레이저 방사선이 방사선 감응층을 노광하는 동안 XYZ 스테이지를 사용하여 영상을 추적하였다.

주변광에서 시팅을 보는 경우, 영상화된 영역은 밝은 청색으로 보였고, 마이크로렌즈 시팅의 약 12㎜ 위에 부동하였다.

실시예 8

이 실시예에서, 구리 방사선 감응층이 있는 복제된 렌즈 구조를 마이크로렌즈 시팅으로서 사용하였다. 미국특허번호 5,254,390에 기술되어 있는 타입의 복제된 시팅을 마이크로렌즈 시팅으로서 사용하였다. 방사선 감응 구리층을 시팅의 평평한 표면상으로 80㎚의 두께로 진공 소산하였다. 미소 복제된 마이크로렌즈 재료를 실시예 1에서 기술한 광학 트레인으로부터의 레이저 방사선에 노광하였다. 최종 비구면 렌즈는 마이크로렌즈 재료의 표면으로부터 6.5㎜ 떨어진 초점을 갖도록 배치하였다. 레이저 출력은 시팅의 표면에 대략 7 mJ/㎠를 제공하도록 조절하였다. 레이저는 10㎐에서 펄싱하도록 설정하고 XYZ 스테이지는 50.8 ㎝/분의 속도로 움직였다. "구" 패턴(4개의 아크가 새겨진 원)을 샘플 위에서 추적하였다.

주변광에서 시팅을 보는 경우, 방사선 감응층의 구리색에 대하여 부동 구의 약간 흰색 영상을 볼 수 있었다. 이 합성 영상은 시팅의 6㎜ 위에 부동하는 것처럼 보였다.

실시예 9

이 실시예는 시팅 아래에 부동하는 것처럼 보이는 합성 영상이 있는 평면 합성 영상의 조합을 기술한다. 80㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응층이 있는 노출된 렌즈 마이크로렌즈 시팅은 실시예 1에서 기술한 광학 구성을 사용하여 영상화되었다. 비구면 렌즈는 마이크로렌즈 시팅과 거의 접촉하도록 배치하였고, 레이저 출력은 샘플 표면에 4 mJ/㎠를 제공하도록 조절하였다. 컨트롤러는 영문자 "SAMPLE"을 추적하도록 프로그램하였다. 흡수 마스크는 오픈 시팅의 상부상에 배치하였다. 이 마스크는 통상적인 사진 복사기로 영숫자 문자 "3M"의 열을 투명 시트상으로 인쇄함으로써 만들었다. 영숫자 문자는 방사선을 흡수한 반면 주변 영역은 레이저 방사선을 투과시켰다. 이 흡수 마스크가 있는 노출된 렌즈 시팅은 "SAMPLE" 문자가 마스크 위치의 상부에 걸쳐 형성되도록 배치하였다.

주변광에서 보는 경우, 문자 "SAMPLE"은 시팅 아래 약 39㎜에 부동하는 것처럼 보였고, 노출되지 않은 문자 "3M"은 시팅 면에 있는 것처럼 보였다. "SAMPLE" 문자의 어두운 문자에 대하여 "3M" 문자만 관찰할 수 있었다.

실시예 10

이 실시예는 복잡한 3차원 영상이 있는 시팅을 기술한다. 이 실시예에서 80㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응층이 있는 매립된 렌즈 마이크로렌즈 시팅을 사용하였다. 실시예 1에서 사용한 광학 트레인을 사용하였다. 마이크로렌즈 시팅은 XYZ 이동 스테이지의 XY 평면에 부착한 반면 비구면 렌즈는 z축에 부착하였다. 비구면 렌즈는 0.64의 NA와 39㎜의 초점 길이를 가졌다. 컨트롤러는 5㎝ 길이 입방체 대각선(입방체의 2개 대향 코너 간의 거리)을 갖는 등축 입방체의 윤곽을 추적하도록 프로그램하였다. 컨트롤러에 프로그램된 입방체의 관련 위치와 방위는 합성 입방체 영상의 일단을 시팅의 표면 위 대략 5㎜에 위치시켰고, 합성 입방체 영상의 타단을 그 표면 위 5.5㎝에 위치시켰다. 입방체 영상은 관찰자에게 가장 가까이에 입방체의 코너를 위치시키도록 배향하였다.

등축 입방체를 추적하는 동안, 레이저로부터의 펄스당 에너지는 발산 렌즈와 시팅 사이의 공간과 무관하게 샘플 표면에 8 mJ/㎠의 일정한 에너지 밀도를 제공하도록 제어하였다. 레이저는 10㎐로 동작하였고, X, Y 및 Z 스테이지는 50.8 ㎝/분의 속도로 움직였다. 등축 입방체의 영상은 컨트롤러가 마이크로렌즈 시팅 위의 공간에서 연속적으로 추적하였다.

주변광에서 보는 경우, 등축 합성 입방체 영상은 밝은 회색 배경에 대하여 어두운 회색으로 보였고, 표면 위 5㎜ 내지 5.5㎝에 부동하였다. 더욱이, 관찰자의 시야 시점이 변함에 따라, 등축 입방체는 마이크로렌즈 시팅 위 공간에서 회전하여 상이한 시야각에서 이전에 흐릿했던 입방체의 측을 노출하는 것처럼 보였다.

실시예 11

이 실시예는 사라질 수 있는 부동 영상을 기술한다. 즉, 합성 영상은 시야각을 변경함으로써 시야에서 사라지거나 다시 보일 수 있다. 80㎚ 두께의 알루미늄 방사선 감응층이 있는 매립된 렌즈 시팅을 사용하였다. 실시예 1과 유사한 광학 트레인을 사용하여 영상을 형성하였고, 시팅으로부터 비구면 렌즈의 거리는 마이크로렌즈 시팅의 1㎝ 위에 초점이 위치하도록 조절하였다. 컨트롤러는 "구" 패턴(4개의 아크가 새겨진 원)을 제공하도록 프로그램하였고, 레이저 출력은 샘플 표면에 8 mJ/㎠를 제공하도록 조절하였다. 샘플상에서, 정사각형 조각의 반두명 테이프를 매립된 렌즈 시팅의 표면에 부착하였다. 정사각형 조각의 테이프는 구의 영상화 동안 레이저에 의해 영상화되는 영역의 일부분이 반투명 테이프로 덮은 부분과 중첩하도록 배치하였다.

영상화된 시팅을 주변광에서 보는 경우, 부동 구 패턴은 밝은 회색 배경에 대하여 어두운 회색 영상으로 관찰되었고, 시팅의 1㎝ 위에 부동하였다. 시야각을 변경함으로써, "구"는 반투명 테이프로 마스킹했던 영역 안 또는 밖으로 움직였다. 구가 마스킹된 영역으로 움직인 경우, 그 영역에서 구의 일부분이 사라졌다. 구가 마스킹된 영역의 밖으로 움직인 경우, 그 영역에서 구의 일부분이 다시 나타났다. 합성 영역은 마스킹된 영역으로 들어감에 따라 차츰 사라졌을 뿐만 아니라 정확하게 그 영역으로 들어간 경우에는 완전히 사라졌다.

본 발명의 합성 영상을 포함하는 영상화된 시팅은 특유하고, 보통의 장비로 복제하는 것은 불가능하다. 합성 영상은 여권, 식별 배지, 지폐, 증명 사진, 및 신용 카드와 같은 용품에 전용인 시팅에 형성할 수 있다. 검증을 요구하는 문서는 식별, 신뢰성, 및 강화를 위한 라미네이트된 시팅상에 형성된 합성 영상을 포함할 수 있다. 접착제를 사용하거나 사용하지 않은 라미네이션과 같은 통상적인 접합 수단을 사용할 수도 있다. 박스형 전자 제품, 콤팩트 디스크, 운전면허증, 타이틀 문서, 여권 또는 브랜드 제품과 같은 고가품의 공급자는 본 발명의 다층 필름을 자신의 제품에 간단히 적용할 수도 있고, 그와 같이 분류된 진짜 고가품을 받도록 고객에게만 통보할 수도 있다. 이러한 보호가 필요한 제품의 경우, 합성 영상을 포함하는 시팅을 공급자의 구조물에 포함하거나 그와 같은 시팅을 제품에 부착함으로써 공급자의 매력을 강화할 수도 있다. 합성 영상은 광고, 번호판, 및 고유한 영상의 시각적인 표현이 바람직한 다른 수많은 용품을 위한 디스플레이 재료로서 사용할 수도 있다. 표지, 광고 게시판, 또는 세미트레일러와 같은 큰 대상에 대한 광고 또는 정보는 합성 정보가 디자인의 부분으로서 포함된 경우 더욱 주목한다.

합성 영상이 있는 시팅은 역반사 시팅의 경우 주변광, 투과광 또는 역반사광인지 여부에 따라 매우 인상적인 시각 효과를 갖는다. 이 시각 효과는 영상화된 시팅이 부착되는 물품의 외양을 강화하는 장식으로서 이용할 수 있다. 그와 같은 부착물은 고상한 패션 또는 스타일 감각을 시사할 수 있고, 매우 극적인 방식으로 디자이너 로고 또는 브랜드를 표시할 수 있다. 장식용 시팅으로 예상되는 용도는 평상복, 스포츠 의류, 디자이너 의류, 겉옷, 신발류, 테 없는 모자, 테 있는 모자, 장갑 등과 같은 의류 용품을 포함한다. 유사하게, 패션 액세서리도 장식, 외양 또는 브랜드 식별용 영상화된 시팅을 사용할 수 있다. 그와 같은 액세서리는 어깨끈 없는 핸드백, 지갑, 서류가방, 배낭, 작은 주머니, 컴퓨터 케이스, 수하물, 노트북 등을 포함할 수 있다. 영상화된 시팅의 또 다른 장식 용도는 장식 영상, 브랜드 또는 로고로 통상적으로 장식되는 다양한 대상으로 확장할 수 있다. 예로는 책, 가전제품, 전자제품, 하드웨어, 차량, 스포츠 장비, 수집물, 예술품 등이 있다.

장식 영상화된 시팅이 역반사형인 경우, 패션 또는 브랜드 인식을 안전한 신변 보호와 조합할 수 있다. 의류와 액세서리의 역반사형 부착물은 잘 알려져 있고, 어두운 조건에서 착용자의 가시도와 현저성을 강화시킨다. 그와 같은 역반사형 부착물이 합성 영상 시팅을 포함하는 경우, 주변광, 투과광 또는 역반사광에서 두드러진 시각 효과를 얻을 수 있다. 안전한 보호 의류와 액세서리 영역에서 예상되는 용품에는 조끼, 유니폼, 소방관 의류, 신발류, 벨트 및 안전모와 같은 작업용 안전 의류; 구동 장치, 신발류, 구명 재킷, 보호 헬멧 및 유니폼과 같은 스포츠 장비 및 의류; 어린이용 안전 의류 등이 있다.

상술한 물품에 영상화된 시팅을 부착하는 것은 미국특허번호 5,691,846(벤슨, 주니어 등(Benson, Jr. et al)), 5,738,746(빌링슬레이 등(Billingsley et al)), 5,770,124(마렉키 등(Marecki et al)) 및 5,837,347(마렉키)에 개시되어 있는 잘 알려진 기법으로 달성할 수 있는데, 그 선택은 기재 재료의 본질에 따라 좌우된다. 직물 기재의 경우, 시팅은 재봉, 핫-멜트 접착제, 기계 체결구, 무선 주파수 용접 또는 초음파 용접으로 다이 절삭 또는 플로터 절삭 및 부착할 수 있다. 내구 소비재의 경우, 부착 기법에는 감압 접착제가 바람직할 수도 있다.

몇몇의 경우, 영상은 시팅이 기재 또는 물품에 부착된 후 가장 잘 형성될 수도 있다. 이는, 주문 영상 또는 고유 영상을 원하는 경우에 특히 유용하다. 예를 들어, 삽화, 드로잉, 추상적인 디자인, 사진 등은 컴퓨터 생성되거나 컴퓨터에서 디지털 변환되어 시팅상에 영상화될 수도 있는데, 영상화되지 않은 시팅은 기재 또는 물품에 이미 부착되어 있다. 이어서, 컴퓨터가 상술한 바와 같이 영상 생성 장비를 제어한다. 복수의 합성 영상이 동일한 시팅상에 형성될 수도 있고, 그러한 합성 영상은 동일하거나 상이할 수도 있다. 합성 영상은 인쇄 영상, 홀로그램, 아이서그램, 회절 격자, 키네그램, 사진 등과 같은 다른 통상적인 영상과 함께 사용할 수도 있다. 영상은 물품 또는 대상에 시팅을 적용하기 전 또는 후에 시팅에 형성할 수도 있다.

상이한 시야각 범위를 갖는 합성 영상

상술한 바와 같이, 마이크로렌즈 시팅으로부터 볼 수 있는 합성 영상은 관찰자의 시야 시점에 대해 상당히 큰 움직임을 가질 수도 있어, 관찰자는 시야각에 따라 합성 영상의 상이한 양상을 쉽게 볼 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 관찰자의 시야 시점이 변함에 따라, 합성 영상의 외양은 마이크로렌즈 시팅 위 공간에서 회전하여 상이한 시야각에서 이전에 불명료했던 합성 영상의 상이한 부분을 노출할 수도 있다.

후술하는 바와 같이, 마이크로렌즈 시팅은 마이크로렌즈 시팅 내에 형성된 영상으로부터 복수의 상이한 합성 영상을 제시하도록 구성할 수 있다. 또한, 상이한 합성 영상은 시팅의 상이한 시야각으로부터 볼 수도 있도록 상이한 시야각 범위와 각각 연관될 수도 있다. 몇몇 실시양태에서, 마이크로렌즈 시팅은 둘 이상의 상이한 합성 영상을 제시할 수도 있고, 그 각각은 상이한 시야각 범위에서 볼 수도 있다. 이 예에서, 시팅에 대해 상이한 시야각에 위치한 2명의 관찰자는 시팅에 제시된 상이한 합성 영상을 볼 수도 있다. 또 다른 실시양태에서, 시팅은 복수의 시야각 범위에 걸쳐 동일한 합성 영상을 제공하도록 영상화할 수도 있다. 몇몇의 경우, 시야각 범위는 더 큰 연속 시야각 범위를 제공하도록 중첩될 수도 있다. 그 결과, 합성 영상은 다른 가능한 시야각 범위보다 훨씬 큰 시야각 범위로부터 볼 수도 있다. 마이크로렌즈 시팅을 영상화하고, 이로 인해 형성된 임의의 합성 영상의 시야각 범위를 제어하는 데 적용할 수도 있는 기법에 대하여 후술한다. 또한, 이 기법은 시팅의 연속 웨브 공정에 적합한 고속 방식으로 마이크로렌즈 시팅을 정밀하게 영상화하는 데 적용할 수도 있다.

도 17a 및 17b는 마이크로렌즈 시팅(도시하지 않음) 내에 부동 영상을 형성하기 위한 예시적인 광학 트레인(600)을 예시하는 블록 다이어그램인데, 부동 영상은 갈바노미터 스캐너가 높은 NA 렌즈로 기록한다.

도 17a 및 17b 각각은 제1 시각 지점, 제1 위치에서 시팅을 영상화하고, 제2 시각 지점, 제2 위치에서 시팅을 영상화하는 광학 트레인을 도시한다. 예를 들어, 도 17a 및 17b는 2개의 시각 지점을 나타낼 수도 있는 반면, 광학 트레인(600)은 단일 부동 영상을 제공하도록 마이크로렌즈 시팅을 영상화한다. 즉, 도 17a는 제1 위치(605A)에서 렌즈 어레이(606)에 부딪히는 에너지빔(604)을 도시하는 반면, 도 17b는 제2 위치(605B)에서 렌즈 어레이(606)에 부딪히는 에너지빔(604)을 도시한다.

본원에서 중계 영상화로서 간주하는 기법은 갈바노미터 스캐너(602)를 사용하여 200 ㎜/초 초과와 같은 높은 선형 속도로 부동 영상을 기록한다. 갈바노미터 스캐너(602)는 고정 방사선원(601)(예컨대, 레이저)으로부터 에너지빔을 수신할 수도 있는데, 에너지빔은 영상을 고속으로 기록하는 고속 운동 미러의 세트로 향한다. 부동 영상은 고속으로 기록하는 것이 바람직한데, 이는 느린 속도에서 시팅의 불필요한 초과 노출이 발생할 수도 있기 때문이다. 중계 영상화법을 이용하여 마이크로렌즈 시팅(도 17a 및 17b에 도시하지 않음) 면 위에 부동하고/거나 면 아래에 가라앉은 것처럼 보이는 특징부를 포함하는 부동 영상을 기록할 수도 있다. 또한, 중계 영상화법을 이용하여 마이크로렌즈 시팅 면 위, 아래, 또는 위와 아래 둘 다에서 부동 높이의 연속적인 변화를 나타내는 특징부를 포함하는 영역이 있는 부동 영상을 기록할 수도 있다.

중계 영상화법은 레이저와 같은 집중 방사선원(601)과 갈바노미터 스캐너(602)를 사용하여 렌즈 어레이(606)에 있는 높은 NA 렌즈(렌즈렛)의 영역을 조사한다. 높은 NA 렌즈는 0.3 이상의 NA를 갖는 렌즈이다. 방사선원은 예를 들어 상술한 섹션 Ⅲ에서 기술한 방사선원 중 어느 하나일 수도 있다. 또 다른 예로서, 방사선원은 네오디뮴-도핑 유리(Nd:Glass), 네오디뮴-도핑 이트륨 오르토바나데이트(Nd:YVO₄), 네오디뮴-도핑 가돌리늄 오르토반다데이트와 같은 네오디뮴 도핑 레이저, 또는 다른 네오디뮴 도핑 레이저일 수도 있다.

도 17a 및 17b에 도시한 바와 같이, 렌즈 어레이(606) 내의 조사된 렌즈렛은 고 발산성 광의 원뿔의 어레이를 형성하도록 광을 포커싱하는데, 각각의 원뿔은 어레이 내 대응 렌즈렛상에 중심이 있다. 렌즈 어레이로부터의 광의 발산 원뿔은 대물렌즈(608)를 포함하는 적응형 중계 광학 시스템이 제어하고, 렌즈형 기판, 즉 마이크로렌즈 시팅(도시하지 않음)으로부터의 조정된 거리에 재포커싱된다. 이 방식으로, 방사선원이 조사된 렌즈 어레이(606)가 형성한 발산 광 원뿔의 겉보기 위치는 적응형 중계 광학 시스템의 초점 610A(도 17a), 610B(도 17b)에 있는 것처럼 보인다. 본원에서 논의하는 바와 같이, 광학 트레인(600)은 마이크로렌즈 시팅 앞, 뒤 또는 동일한 면에 초점(610A)이 위치하도록 구성할 수도 있다. 발산 광은 마이크로렌즈 시팅에 부동 영상을 기록하는 데 이용한다. "부동 영상을 기록"한다는 문구는 본원에서 "부동 영상을 형성"한다는 어구와 동일한 의미로 사용한다.

이 공정으로 기록한 부동 영상의 패턴은 입사광이 렌즈 어레이(606) 내 어떤 렌즈를 조사하는지에 따라 결정된다. 예를 들어, 갈바노미터 스캐너(602)는 그 결과로서 생긴 부동 영상, 즉 합성 영상에 대응하는 패턴을 추적함으로써 렌즈 어레이(606) 내 원하는 렌즈를 국부적으로 조사하도록 레이저빔(604)을 렌즈 어레이(606)의 표면 주위에서 움직이는 데 사용할 수도 있다. 이 접근법에서는 렌즈 어레이(606) 내 몇몇 렌즈만을 주어진 시간에 조사한다. 도 17a는 발산 광 원뿔이 제1 초점(610A)에 포커싱하도록 레이저빔(604)을 위치 조정하여 렌즈 어레이(606)의 제1 부분을 조사하는 갈바노미터 스캐너(602)를 도시한다. 도 17b는 발산 광 원뿔이 제2 초점(610A)에 포커싱하도록 레이저빔(604)을 위치 조정하여 렌즈 어레이(606)의 제2 부분을 조사하는 갈바노미터 스캐너(602)를 도시한다. 조사된 렌즈는 부동 영상의 각 픽셀을 형성하도록 중계 광학 시스템에 의해 영상화되는 발산 광의 원뿔(들)을 제공한다. 몇몇의 경우, 마이크로렌즈 시팅은 대물렌즈(608)와 초점(610A,610B) 사이에 위치할 수도 있다. 다른 예에서, 마이크로렌즈 시팅은 초점(610A,610B)을 지나 위치할 수도 있다. 마이크로렌즈 시팅상에 부딪히는 광선의 에너지는 개별 마이크로렌즈가 시팅 내의 위치, 예컨대 마이크로렌즈의 층에 인접하게 배치한 방사선 감응재층, 또는 마이크로렌즈의 층 자체 내의 위치에 포커싱한다. 영상이 형성되는 시팅의 부분은 각각의 마이크로렌즈에 대하여 상이한데, 이는 각각의 마이크로렌즈가 상이한 시점으로부터 들어오는 에너지를 "마주"하기 때문이다. 따라서, 각각의 마이크로렌즈와 연관된 재료층에 고유 영상이 형성되고, 각각의 고유 영상은 허상의 부분적으로 또는 실질적으로 상이한 완전 영상을 표현할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 부동 영상, 즉 합성 영상은 실제 대상의 상이한 모든 시점을 갖는 부분적이고 완전한 수많은 영상을 서로 합한 결과로서 간주할 수 있다. 수많은 고유 영상이 소형 렌즈의 어레이를 통해 형성되는데, 모든 소형 렌즈는 상이한 관점으로부터 대상 또는 영상을 "마주"한다. 개별 소형 렌즈 뒤에서, 영상의 형태 및 영상화 에너지원을 수신했던 방향에 좌우되는 영상의 시점이 시팅에 생성된다.

이 스캐닝 공정 동안, 제어 시스템은 마이크로렌즈 시팅에 관한 적응형 중계 광학 트레인의 초점 위치를, 부동 높이 또는 싱크(sink) 깊이가 연속적으로 변하는 특징부를 포함하는 하나 이상의 합성 영상을 제공하는 마이크로렌즈 시팅 면에 있는 위치의 함수로서 동기식으로 변경하는 데 사용할 수도 있다.

또 다른 예에서, 상술한 바와 같이, 입사광이 렌즈 어레이 내 어떤 렌즈를 조사할지 결정하는 것은 렌즈 어레이상에 위치한 마스크에 의해 대안으로 이루어질 수도 있다. 마스크는 광원에 노출되는 마이크로렌즈 시팅의 부분에 대응하는 투명 영역 및 노출되면 안 되는 마이크로렌즈 시팅의 부분에 대응하는 반사 영역을 포함할 수도 있다. 고출력 광원의 광으로 마스크가 있는 렌즈 어레이를 조사함으로써 마이크로렌즈 시팅에 부동 영상을 형성한다. 마스크 내 투명 영역의 패턴에 대응하는, 렌즈 어레이에서 형성된 발산 광 원뿔의 영상은 중계 옵틱스가 부동 영상을 기록하기 위한 마이크로렌즈 시팅과 관련된 원하는 부동 깊이 위치로 전달한다.

또 다른 예에서, 마이크로렌즈 시팅은 렌즈 어레이(606)와 대물렌즈(608) 사이에 위치할 수도 있다. 이 경우, 렌즈 어레이(606) 내 렌즈는 높은 NA 렌즈일 수도 있고, 상술한 바와 같이 레이저빔(604)에 의해 조사된다. 렌즈 어레이(606)의 조사된 렌즈는 발산 광의 원뿔(들)을 생성하여, 마이크로렌즈 시팅을 영상화하여 허상의 부분적으로 또는 실질적으로 상이한 완전 영상을 형성한다. 이 스캐닝 공정 동안, 제어 시스템은 마이크로렌즈 시팅에 관한 렌즈 어레이 내 렌즈의 초점 위치를, 부동 높이가 연속적으로 변하는 특징부를 포함하는 하나 이상의 합성 영상을 제공하는 마이크로렌즈 시팅 면에 있는 위치의 함수로서 동기식으로 변경하는 데 사용할 수도 있다.

도 18은 기록용 레이저빔을 기판에 포커싱하는 광학 어셈블리(612)를 예시하는 블록 다이어그램이다. 광학 어셈블리(612)는 레이저 "펜"으로서 간주할 수도 있다. 레이저 에너지는 광학 어셈블리(612)의 하우징(615)의 연결보에 들어가는 광섬유 케이블(614)을 통해 광학 어셈블리(612)에 전달된다. 도 18의 예에서, 레이저 에너지는 90도 전향된 다음 광학 어셈블리(612)의 캡부(616) 내에 위치한 시준 렌즈(도시하지 않음)와 초점 렌즈를 통과한다. 초점 렌즈는 기판에 기록하는 데 사용하는 초점(618)에 레이저 에너지를 포커싱한다.

도 19는 본 명세서에 기술한 기법에 따른 광학 시스템의 일부분을 포함할 수도 있는 광학 소자(620)의 배열을 예시하는 블록 다이어그램이다. 예를 들어, 광학 소자(620)의 배열은 도 18의 광학 어셈블리와 같은 광학 어셈블리 내에 포함된 광학 시스템의 부분일 수도 있다. 별법으로, 광학 소자(620)의 배열 중 일부분 또는 전부는 빔을 마이크로렌즈 시팅에 전달하기 위한, 방사선원 외부의 광학 시스템의 부분일 수도 있다.

도 19에 도시한 바와 같이, 프레넬 렌즈(622)의 부분을 광학 트레인의 최종 대물렌즈(624) 뒤에 배치함으로써 마이크로렌즈 시팅(도시하지 않음)을 영상화할 수도 있어, 부동 영상은 마이크로렌즈 시팅의 표면 법선으로부터 오프셋되는 사전설정된 시야각에서 볼 수 있다. 즉, 마이크로렌즈 시팅을 영상화하기 위한 빔의 중심은 마이크로렌즈 시팅의 표면에 수직이 아니고, 시야각은 표면 법선에 관하여 비대칭일 수도 있다.

광학 소자(620)의 배열을 한 부분으로서 포함하는 광학 시스템은 광학 시스템 내 광학 소자(도시하지 않음)를 조사하는 방사선원(625)를 또한 포함할 수도 있는데, 이 광학 소자가 방사선 빔을 변경하여 방사선 빔(626)을 최종 대물렌즈(624)에 도달하게 한다. 최종 대물렌즈(624)와 프레넬 렌즈(622)로 인해 방사선 빔(626)이 초점(628)에 포커싱할 수 있다.

프레넬 렌즈(622)를 사용하는 이 기법으로 부동 영상을 마이크로렌즈 시팅 표면의 한쪽으로부터의 각도에서 볼 수도 있지만, 그 표면의 또 다른 쪽으로부터의 동일한 각도에서 못 볼 수도 있다. 게다가, 상이한 오프셋 각도를 갖는 복수의 부동 영상을 마이크로렌즈 시팅에 기록할 수도 있다. 예를 들어, 제1 부동 영상은 차량의 운전자만 볼 수 있는 반면 제2 부동 영상은 차량의 탑승객만 볼 수 있도록 시팅을 영상화하여 차량 계기판에 적용할 수도 있다. 이 기법에 따른 상이한 시야각을 갖는 복수의 부동 영상을 기록하기 위해서는, 프레넬 렌즈(622)를 회전시키고, 마이크로렌즈 시팅를 회전시키고, 또는 프레넬 렌즈(622)를 상이한 프레넬 렌즈로 스위칭하여 상이한 시야각으로 기록할 필요가 있다.

기판의 표면 법선으로부터의 상이한 시야각 오프셋에 부동 영상을 기록하기 위한 또 다른 기법에는 고속 미세 제어 로봇 장치, 예컨대 6축 로봇 팔이 있다. 도 20은 부동 영상을 기록하기 위한 6축 로봇 팔(632)에 연결된 예시적인 컨트롤러(635)를 포함하는 시스템(630)을 예시하는 블록 다이어그램이다. 6축 로봇 팔(632)은 각도 α와 β로 운행하는 접근 벡터와 조합한 x,y,z 움직임을 제공하여 특정 시야각에서 영상을 생성한다. 도 20에 도시한 바와 같이, 광학 어셈블리(634)는 6축 로봇 팔(632)에 장착한다. 컨트롤러(635)는 소프트웨어 명령의 형태로 제어 프로그램을 실행해 로봇 팔(632)의 움직임을 제어하여 일련의 움직임 명령을 출력하고, 로봇 팔의 끝에 부착된 하나 이상의 광원을 마이크로렌즈 시팅에 관하여 배치 및 향하게 한다. 즉, 컨트롤러(635)는 로봇 팔(632)의 위치와 방위를 제어하여 부동 영상을 제공하도록 마이크로렌즈 시팅을 정밀하게 영상화한다.

예를 들어, 에너지빔의 중심이 마이크로렌즈 시팅의 표면 법선으로부터 오프셋되도록 로봇 팔(632)을 제어하여 마이크로렌즈 시팅을 영상화함으로써, 시스템(630)은 표면 법선으로부터 오프셋된 단일 시야각 원뿔 내에서만 볼 수 있는 부동 영상을 기록하는 데 사용할 수도 있다. 별법으로, 시스템(630)은 복수의 시야각 원뿔을 갖는 부동 영상을 기록하는 데 사용할 수도 있다. 예를 들어, 시스템(630)은 로봇 팔(632)을 제어하여 복수의 시야각 원뿔에 동일한 부동 영상을 기록할 수도 있고, 이로 인해 동일한 부동 영상을 복수의 시야각으로부터 관찰할 수도 있다. 시스템(630)은 중첩 시야각 원뿔을 갖는 복수의 부동 영상을 기록하여 더 큰 연속적인 시야각을 발생시킬 수도 있다. 6축 로봇 팔(632)은 마이크로렌즈 시팅 면의 위, 아래 또는 위와 아래 둘 다에서 부동 높이가 연속적으로 변하는 특징부를 포함하는 영역이 있는 부동 영상을 기록하는 데 사용할 수도 있다.

복수의 시야각 원뿔을 갖는 부동 영상을 동시에 기록하는 것은 복수의 광학 대물렌즈를 단일 광학 어셈블리, 예를 들어 단일 레이저 펜에 결합함으로써 달성할 수 있다. 도 21a는 3개 레이저빔(644A 내지 644C)을 각각 포커싱하는 3개 대물렌즈(642A 내지 642C)("대물렌즈(642)")를 포함하는 광학 어셈블리(640)의 측면을 예시하는 블록 다이어그램이다. 도 21b는 대물렌즈 어셈블리(640)의 3개 렌즈 개구의 상면을 예시하는 블록 다이어그램이다.

대물렌즈 어셈블리(640)는 각각의 빔(644)에 대한 초점(648)이 동일한 위치에 있도록 도 19의 광학 어셈블리와 같은 단일 레이저 펜에 장착할 수도 있다. 도 21a 및 21b에 도시한 바와 같이, 대물렌즈 어셈블리(640)는 3개의 개별 시야각 원뿔을 갖는 부동 영상을 마이크로렌즈 시팅에 기록하는 데 사용할 수도 있다. 이는, 개별 시야각 원뿔 사이의 시야각 θ_all 내에 부동 영상을 볼 수 없는 작은 갭이 존재할 수도 있더라도, x 방향에서 θ_all에 대하여 시야각을 효과적으로 증가시킬 수도 있다. 대물렌즈(642A,642B,642C)는 동일한 부동 영상을 기록하도록 조절할 수도 있고, 또는 상이한 부동 영상을 기록할 수도 있다. 상이한 부동 영상을 기록하는 경우, 각각의 개별 부동 영상은 대물렌즈(642) 중 각각의 대물렌즈에 대응하는 시야각 θ_all의 부분에만 걸쳐 볼 수 있다.

한 예시적인 실시양태에서, 대물렌즈 어셈블리(640)와 장착된 레이저 펜은 도 20의 6축 로봇 팔(630)이 쥐거나 다른 방식으로 로봇 팔에 장착할 수도 있다. 대물렌즈 어셈블리(640)는 예시적일 뿐이고, 다른 개수, 예를 들어 2개 이상의 대물렌즈를 단일 레이저 펜 내에 장착할 수도 있다.

레이저빔(644A 내지 644C)은 3개의 개별 광섬유 경로를 통해 제공할 수도 있고, 또는 단일 광섬유 경로로부터 분할할 수도 있다.

도 22a 내지 22c는 본 명세서에서 기술한 기법에 따라 기록한 부동 영상의 예시적인 시야각 원뿔을 예시하는 블록 다이어그램이다. 도 22a는 시팅의 표면 법선으로부터 오프셋되는 단일 시야각 원뿔(650)을 갖는 단어 "3M"의 단일 부동 영상(651)을 예시한다. 따라서, 관찰자는 시야각 원뿔(650) 내의 각도에서 시팅을 보는 경우에만 "3M" 부동 영상(651)을 볼 수도 있다. 도 22b는 시팅의 표면 법선으로부터 각각 오프셋되는 상이한 시야각 원뿔(652A,652B)("시야각 원뿔(652)")을 갖는 단어 "3M"의 2개의 중첩 부동 영상(653)을 예시한다. 따라서, 관찰자는 시야각 원뿔 652A와 652B 중 하나 내의 각도에서 시팅을 보는 경우 "3M" 부동 영상(653)을 볼 수도 있다. 부동 영상은 방사선원 빔 각각의 초점이 동일 경로를 따르지만 입사각이 상이하므로 중첩되고 있다. 즉, 부동 영상 각각은 시팅 내 마이크로렌즈의 통상의 서브세트와 연관되는 영상이 형성한다.

도 22c는 상이한 시야각 원뿔(654A,654B)("시야각 원뿔(654)")을 갖는 2개의 부동 영상(655A,655B)("부동 영상(655)")을 예시한다. 부동 영상(655A)은 숫자 "3"의 영상이고, 부동 영상(655B)은 문자 "M"의 영상이다. 부동 영상(655A)은 시야각 원뿔(654A) 내에서만 관찰자가 볼 수 있고, 부동 영상(655B)은 시야각 원뿔(654B) 내에서만 관찰자가 볼 수 있다. 따라서, 부동 영상(655A)은 시팅의 왼쪽에 있는 각도에서만 볼 수 있고, 시팅의 오른쪽에 있는 동일한 각도에서는 볼 수 없다. 유사하게, 부동 영상(655B)은 시팅의 오른쪽에 있는 각도에서만 볼 수 있고, 시팅의 왼쪽에 있는 동일한 각도에서는 볼 수 없다.

한 예시적인 실시양태에서, 부동 영상(651,653,655)은 도 19에 관하여 상술한 바와 같은 프레넬 렌즈를 포함하는 광학 소자의 배열을 사용하여 기록할 수도 있다. 이 실시양태에서, 프레넬 렌즈는 상이한 시야각 원뿔(652,654)을 갖는 부동 영상(653,655)을 생성하도록 회전시키거나 스위칭해야 한다. 또 다른 예시적인 실시양태에서, 부동 영상(651,653,655)은 도 21a에 도시한 바와 같은 다중 대물렌즈 레이저 펜을 장착한 도 20의 6축 로봇 팔(632)을 포함하는 시스템(630)을 사용하여 기록할 수도 있다. 이 실시양태에서, 도 21b의 복수의 부동 영상(653) 및 부동 영상(655A,655B)은 동시에 기록할 수도 있다.

동시에 영상을 기록하기 위하여 단일 레이저로부터의 단일 빔을 복수의 빔 경로로 분할하는 다양한 방법을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 빔 분할기는 레이저빔을 복수의 채널로 분할하는 데 사용할 수도 있다. 도 23은 입사빔(675)을 채널 680A와 680B로 분할하기 위한 빔 분할기(670)를 예시하는 블록 다이어그램이다. 예를 들어, 빔 분할기(670)는 입사빔(675)을 동일한 2개 채널로 분할하는 50/50 빔 분할기일 수도 있다. 입사빔(675)은 랜덤한 편광일 수도 있다. 그러한 빔 분할기는 마이컬슨(Michelson) 간섭계에 기초한 시스템에 포함할 수도 있다.

또 다른 예로서, 빔은 입사광을 복수의 빔으로 회절시키는 회절 격자를 사용하는 광학 격자, 홀로그래픽 광학 소자, 또는 위상 마스크에 기초하여 분할할 수도 있다. 도 24는 입사빔(700)을 복수의 빔(705A 내지 705C)("빔(705)")으로 회절시키는 광학 격자(695)를 포함하는 예시적인 빔 분할 시스템(690)을 예시하는 블록 다이어그램이다. 광학 격자(695)는 홀로그래픽 광학 소자 또는 위상 마스크일 수도 있다. 입사빔(700)은 평행 빔일 수도 있다. 도 24에 도시한 바와 같이, 광학 격자(695)는 입사빔(700)을 동일한 각도 간격을 갖는 3개 빔(705)으로 분할한다. 빔(705)은 텔레센트릭 렌즈(710)를 통해, 광섬유 어레이상에 장착된 광섬유(715A 내지 715C)에 각각 연결되는 3개의 동일하게 이격된 초점 위치로 포커싱한다. 광섬유와 텔레센트릭 렌즈의 초점 길이 사이의 간격 비율은 광학 격자(695)의 회절각이다.

광학 격자(695)는 입사빔(700)을 0.02λ 파면 오차가 있는 3개의 빔(705)(0, +1 및 -1 회절 차수)으로 분할하는 10 내지 60 미크론의 격자 피치를 가질 수도 있다. 회절각 θ는 다음의 수학식에 따라 계산할 수 있다.

여기서, N은 회절 차수이고, λ는 파장이고, X는 피치이다. 각각의 차수에 대해 회절된 에너지의 비율은 1:1:1이 되도록 설계할 수 있다.

빔 분할 시스템(690)은 에너지를 각각의 차수에 불균일한 양으로 분할하는 데 사용할 수도 있다. 입사빔(700)을 3개 빔(705)으로 분할하는 것을 예시하지만, 빔 분할 시스템(690)은 입사빔(700)을 더 많거나 적은 개수의 빔으로 분할하는 데 사용할 수도 있다. 예를 들어, 빔 분할 시스템(690)은 입사빔(700)을 5, 7 또는 9개 빔으로 분할하는 데 사용할 수도 있다.

다른 예로서, 레이저빔을 분할하고, 분할된 빔 각각을 광섬유 케이블에 포커싱하는 진동 미러를 사용하여 단일 빔을 분할할 수도 있다. 도 25는 레이저빔(722)을 각각의 광섬유 케이블(724A 내지 724C)에 포커싱되는 복수의 빔으로 분할하기 위한 예시적인 빔 분할 시스템(720)을 예시하는 블록 다이어그램이다. 빔 분할 시스템(720)은 진동 미러(726)를 사용하여 빔(722)을 분할한다. 진동 미러(726)는 일정한 속도, 예컨대 40㎐로 진동할 수도 있다. 진동 미러(726)의 각도는 레이저빔(722)의 레이저 펄스 발사를 레이저빔이 전달되는 채널과 조화시키도록 동기화할 수도 있다. 진동 미러(726)에서 반사된 레이저빔(722)은 프리즘(728A 내지 728C) 중 하나가 수신한다. 도 25의 예에서 프리즘(728B)이 반사된 빔을 수신한다. 이어서, 빔 확대 렌즈(730B)와 빔 포커싱 렌즈(732B)가 빔을 형상화한다. 빔 형상화 후, 빔 포커싱 렌즈(732B)는 빔을 광섬유 케이블(724B)의 입구에 포커싱한다. 빔 확대 렌즈(730A 내지 730C) 중 하나와 빔 포커싱 렌즈(732A 내지 732C) 중 대응하는 하나 사이의 거리는 광섬유 케이블(724A 내지 724C) 각각의 입구에 포커싱되는 레이저빔의 개구수(NA)를 제어하도록 조절할 수도 있다. 빔 분할 시스템(720)은 연속파 기준 레이저(734)를 포함하는데, 이 레이저의 연속파는 진동 미러(726)가 반사시키고, 광 검출기(PD)(736)가 수신한다. 광 검출기(736)로부터의 펄스 출력은 진동 미러(726)의 동기화를 위한 기준을 제공한다.

또 다른 예로서, 한 레이저빔을 반사시키는 갈바노미터 미러 시스템을 사용하여 단일 빔을 복수의 빔 채널로 분할할 수도 있다. 도 26은 한 쌍의 갈바노미터 미러(742A 및 742B)("갈바노미터 미러(742)")를 사용하여 입사 레이저빔(744)을 복수의 채널용 복수의 빔으로 분할하는 예시적인 빔 분할 시스템(740)을 예시하는 블록 다이어그램이다. 2개의 갈마노미터 미러(742)를 사용하여 레이저빔(744)을 2차원 어레이에 주사할 수 있다. 다른 실시예에서, 2개 초과 또는 미만의 갈바노미터 미러(742)를 사용할 수도 있다. 시스템(740)은 갈바노미터 미러(742)의 각도 위치를 제어하는 인코더를 구비한 갈바노미터 스캐너(도시하지 않음)를 사용할 수도 있다. 갈바노미터 미러(742)의 각도 위치는 입사 레이저빔(744)의 발사를 커플링 렌즈(748A 내지 748C)와 광섬유 케이블(746A 내지 746C)의 물리적 위치와 동기화할 수도 있다. 시스템(740)은 갈바노미터 스캐너(도시하지 않음)를 사용하여 레이저빔(744)을 특정 채널로 정확하게 향하게 할 수도 있다. 레이저빔(744)은 레이저 에너지의 이산 펄스의 스트림을 포함하는 펄스형 레이저빔일 수도 있다. 시스템(740)은 이산 펄스와 동기화하도록 갈바노미터 미러(742)를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 시스템(740)은 갈바노미터 미러(742)를 제어하여 빔을 상이한 광 경로로 향하게 하는 각 펄스 사이의 위치를 변경할 수도 있다. 갈바노미터 스캐너의 스캐닝 속도는 20 내지 40㎐의 등급일 수도 있는데, 이는 밀리초당 대략 1도 각도에 대응할 수도 있다.

또 다른 예로서, 음향 광학 변조기를 사용하여 빔을 분할할 수도 있다. 도 27은 입사 레이저빔(754)을 복수의 채널로 분할하는 음향 광학(AO) 변조기(752)를 사용하는 예시적인 빔 분할 시스템(750)을 예시하는 블록 다이어그램이다. AO 변조기(752)는 음향 격자가 수정에 적용되는 경우 입사 레이저빔(754)을 편향시킨다. 예를 들어, NEOS AO 변조기 모델 N35110-3-350-I는 수정 석영으로 만들고, 100 ㎱/㎜ × 입사빔 지름의 스위칭 속도를 갖는다. 편향각은 6.8 mrad이다. 고속이면서 "작은" 각도 스위칭 능력 때문에, AO 변조기(752)는 레이저빔(754)을 하나 이상의 채널(756A,756B)로 또는 하나 이상의 채널(756A,756B)로부터의 레이저빔(754)을 스위칭하는 데 사용할 수도 있다. AO 변조기(752)는 빔(754)을 제1차 격자 회절 또는 제1차 및 제2차 격자 회절 둘 다에 편향시키는 데 최적일 수도 있다. AO 변조기(752)가 온인 경우, 광은 "오프" 채널, 즉 AO 변조기(752)가 오프이거나 회절이 없는 0^th 차수일 때 따르는 빔 경로로 여전히 누설될 수도 있다. 그러므로 AO 변조기(752)가 동작중인 경우(1^st 차수 회절)에는 빔 경로를 이용하여 임의의 영상화을 수행하고, AO 변조기(752)가 동작하지 않는 경우(0^th 차수 회절)에는 빔 경로를 이용하여 빔을 정지시키거나 끊는 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 1^st 차수 회절 채널은 빔(754)을 동작 채널로 스위칭하는 데 바람직한 채널일 수도 있고, 0^th 차수 회절 채널은 빔 덤퍼에 연결할 수도 있다.

다른 예로서, 반사 에지가 있는 회전 다각형을 사용하여 단일 빔을 분할할 수도 있다. 별법으로, 편광된 입사빔을 2개 채널로 스위칭하는 포켈(Pockel) 셀을 사용하여 단일 빔을 분할할 수도 있다. 이 기법을 이용하면 1㎒의 속도로 스위칭할 수도 있고, 이는 원하는 채널을 랜덤한 순서로 선택할 수도 있게 한다. 이는, 공간 위치에 기초하여 채널을 순서대로 액세스하는 것을 요구할 수도 있는 진동 미러, 갈바노미터 미러 시스템 또는 회전 다각형과는 현저하게 다르다.

상술한 기법에 따라 영상화한 시팅은 증권, 자동차, 브랜드 인증, 브랜드 강화 및 고객 장식품을 포함하는 수많은 응용에 사용할 수도 있다. 예를 들어, 시팅의 부동 영상은 반투명 오버레이인 부동 워터마크용으로 사용할 수도 있어, 인쇄된 정보를 부동 영상을 통해 볼 수 있는 보안 특징을 제공한다. 시팅은 매우 얇게(<1㎜) 만들 수도 있는데, 이는 보안 문서, 여권, 운전면허증, 화폐, 지폐, 식별 카드, 타이틀, 사원 배지, 구매 증명서, 정품 인증서, 법인 카드, 금융 거래 카드(예컨대, 신용 카드), 증명서, 브랜드 및 재산 보호 라벨, 등록 태그, 납세필 인지, 게임 칩, 번호판, 자동차 콘솔, 장식 라벨, 신호, 검증 스티커 또는 다른 품목에 시팅을 통합할 수도 있게 한다.

상술한 실시양태의 다양한 변경과 조합은 당업자에게 명백하고, 그러한 변경은 첨부한 청구범위에서 정의하는 본 발명의 범위 내에 있는 것이다.

Claims (24)

1. 시팅 내에 복수의 영상을 형성하도록 마이크로렌즈의 표면이 있는 시팅을 에너지빔으로 조사하는 단계를 포함하고,

   에너지빔의 중심은 시팅의 표면 법선으로부터 오프셋되고, 시팅 내에 형성된 영상 중 적어도 하나는 부분적으로 완전한 영상이고, 영상은 시팅의 상이한 마이크로렌즈와 연관이 있고,

   마이크로렌즈는 광을 시팅 내의 위치로 투과시키는 굴절면을 구비하여 시팅 내에 형성된 영상으로부터 시팅의 표면에 대해 부동하는 것처럼 보이는 하나 이상의 합성 영상을 생성하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,

   시팅을 조사하는 단계는 시팅을 조사하여 부동하는 것처럼 보이는 복수의 합성 영상을 생성하는 것을 포함하고,

   각각의 합성 영상은 시팅의 표면에 관한 상이한 시야각 범위에서 볼 수 있는, 방법.
3. 제2항에 있어서,

   각각의 합성 영상은 상이한 영상을 포함하는, 방법.
4. 제2항에 있어서,

   각각의 합성 영상은 개별 세트의 영상으로 형성하고, 각각의 개별 세트의 영상은 마이크로렌즈의 공통 서브세트와 연관이 있는, 방법.
5. 제2항에 있어서,

   시팅을 조사하는 단계는,

   에너지빔의 중심이 제1 각도만큼 표면 법선으로부터 오프셋되도록 에너지빔을 위치시키는 최종 대물렌즈와 최종 대물렌즈 다음에 위치한 프레넬 렌즈를 포함하는 광학 트레인을 통해 시팅을 에너지빔으로 조사함으로써, 복수의 합성 영상 중 제1 합성 영상과 연관이 있는 하나 이상의 영상을 형성하도록 시팅을 조사하는 단계; 및

   에너지빔의 중심이 제2 각도만큼 표면 법선으로부터 오프셋되도록 에너지빔을 위치시키도록 구성한 광학 트레인을 통해 시팅을 에너지빔으로 조사함으로써, 복수의 합성 영상 중 제2 합성 영상과 연관이 있는 하나 이상의 영상을 형성하도록 시팅을 조사하는 단계

   를 포함하는, 방법.
6. 제5항에 있어서,

   복수의 합성 영상 중 제1 합성 영상과 연관이 있는 영상을 형성하도록 시팅을 조사한 후에 복수의 합성 영상 중 제2 합성 영상과 연관이 있는 영상을 형성하 도록 시팅을 조사하기 전에 프레넬 렌즈의 위치를 바꾸는 단계를 더 포함하는, 방법.
7. 제2항에 있어서,

   복수의 합성 영상을 생성하는 영상을 형성하는 것은 각각의 합성 영상과 실질적으로 동시에 영상을 형성하는 것을 포함하는, 방법.
8. 제7항에 있어서,

   실질적으로 동시에 영상을 형성하는 것은 복수의 광학 대물렌즈를 포함하는 어셈블리를 통해 시팅을 에너지빔으로 조사하여 복수의 합성 영상을 동시에 형성하는 것을 포함하고, 각각의 합성 영상은 복수의 광학 대물렌즈 중 상이한 광학 대물렌즈와 연관이 있는, 방법.
9. 제8항에 있어서,

   각각의 광학 대물렌즈의 초점은 복수의 광학 대물렌즈 중 적어도 하나의 다른 광학 대물렌즈의 초점과 중첩되는, 방법.
10. 제8항에 있어서,

    어셈블리의 복수의 대물렌즈에 에너지빔을 분할하는 단계를 더 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서,

    에너지빔을 분할하는 단계는 광학 격자, 진동 미러, 갈바노미터 미러 및 음향 광학 변조기 중 하나를 사용하여 에너지빔을 분할하는 것을 포함하는, 방법.
12. 제1항에 있어서,

    시팅을 조사하는 단계는 6축 로봇 팔로 제어되는 에너지빔으로 시팅을 조사하는 것을 포함하는, 방법.
13. 제1항에 있어서,

    시팅을 조사하는 단계는 갈바노미터 스캐너로 제어되는 에너지빔으로 시팅을 조사하는 것을 포함하는, 방법.
14. 제13항에 있어서,

    갈바노미터 스캐너는 적어도 200 ㎜/s의 속도로 움직이도록 방사선원을 제어하는, 방법.
15. 제1항에 있어서,

    시팅을 조사하는 단계는 0.3 초과의 NA 값(numerical aperture)을 갖는 렌즈의 어레이를 포함하는 광학 트레인을 통해 시팅을 방사선원으로 조사하는 것을 포 함하는, 방법.
16. 시팅으로서,

    복수의 영상을 시팅 내에 형성하는 마이크로렌즈의 표면이 있는 재료층을 포함하고,

    시팅 내에 형성된 영상 중 적어도 하나는 부분적으로 완전한 영상이고, 영상은 시팅의 상이한 마이크로렌즈와 연관이 있고,

    마이크로렌즈는 광을 시팅 내의 위치로 투과시키는 굴절면을 구비하여 시팅 내에 형성된 영상으로부터 시팅의 표면에 대해 부동하는 것처럼 보이는 하나 이상의 합성 영상을 생성하는, 시팅.
17. 제16항에 있어서,

    시팅 내에 형성된 복수의 영상은 마이크로렌즈가 복수의 합성 영상을 생성할 수 있게 하며, 각각의 합성 영상은 상이한 시야각 범위에서 볼 수 있는, 시팅.
18. 제17항에 있어서,

    각각의 합성 영상은 상이한 영상을 포함하는, 시팅.
19. 제17항에 있어서,

    각각의 합성 영상과 연관이 있는 시야각 범위는 중첩되어 연속 시야각 범위 를 형성하는, 시팅.
20. 제17항에 있어서,

    각각의 합성 영상과 연관이 있는 시야각 범위는 중첩되지 않는 시야각 범위를 포함하는, 시팅.
21. 제16항에 있어서,

    합성 영상이 시팅 면 위 또는 아래에 부동하는 것처럼 보이는 겉보기 거리는 제1 거리부터 제2 거리까지 연속적인 전이를 나타내는, 시팅.
22. 시스템으로서,

    기판을 영상화하기 위한 광학 어셈블리를 장착한 6축 로봇 팔로서, 6의 자유도 내에서 운동을 제공하는 6축 로봇 팔; 및

    방사선원을 광학 어셈블리를 통해 기판에 대해 위치시키도록 6축 로봇 팔을 제어하기 위한 컨트롤러

    를 포함하는, 시스템.
23. 시스템으로서,

    기판을 영상화하기 위한 에너지빔을 생성하도록 방사선원을 제어하는 갈바노미터에 의해 제어되는 복수의 미러를 포함하는 갈바노미터 스캐너;

    에너지빔을 포커싱하기 위한 대물렌즈가 있는 광학 트레인; 및

    광학 트레인에 대해 에너지빔을 위치시키도록 갈바노미터를 제어하기 위한 컨트롤러

    를 포함하는, 시스템.
24. 합성 영상을 생성하도록 시팅을 영상화하기 위한 광학 어셈블리로서,

    레이저빔을 전달하기 위한 광섬유 케이블; 및

    복수의 상이한 각도에서 레이저빔을 단일 위치에 위치하는 복수의 초점으로 향하게 하는 복수의 광학 대물렌즈

    를 포함하는, 광학 어셈블리.

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